CN113061513A - 一种培养装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种培养装置。所述培养装置包括基底，所述基底表面包括至少两个培养区域，所述培养区域用于粘附培养物；所述培养区域内部的粗糙度与所述培养区域外部的粗糙度不同，以使得所述培养区域内部对培养物的粘附亲和力大于所述培养区域外部。

Description

一种培养装置

技术领域

本申请涉及生物培养技术领域，特别涉及一种培养装置。

背景技术

随着现代社会的不断发展，生物(如细胞、细菌、病毒等)的体外培养技术越来越受到人们的重视。以细胞为例，细胞培养是细胞生物学研究方法中重要和常用技术，通过细胞培养既可以获得大量细胞，又可以借此研究细胞的信号转导、细胞的合成代谢、细胞的生长增殖等。

发明内容

本申请实施例之一提供一种培养装置，包括基底，所述基底表面包括至少两个培养区域，所述培养区域用于粘附培养物；所述培养区域内部的粗糙度与所述培养区域外部的粗糙度不同，以使得所述培养区域内部对培养物的粘附亲和力大于所述培养区域外部。

在一些实施例中，所述基底表面具有亲水性，所述培养区域内部的粗糙度大于所述培养区域外部的粗糙度。

在一些实施例中，所述培养区域内部经过打磨处理或刻蚀处理，以使得所述培养区域内部的粗糙度大于所述培养区域外部的粗糙度。

在一些实施例中，所述刻蚀处理包括软刻蚀技术、激光刻蚀、等离子体刻蚀、电子束刻蚀和/或化学刻蚀。

在一些实施例中，所述培养区域内部表面具有亚微米至纳米级别的规整结构。

在一些实施例中，所述基底表面具有疏水性，所述培养区域内部的粗糙度大于所述培养区域外部的粗糙度，且所述培养区域内部表面具有亚微米至纳米级别的规整结构。

在一些实施例中，所述基底表面具有疏水性，所述培养区域内部的粗糙度小于所述培养区域外部的粗糙度，且所述培养区域外部表面为非规整结构。

在一些实施例中，所述培养区域外部经过打磨处理，以使得所述培养区域内部的粗糙度小于所述培养区域外部的粗糙度。

在一些实施例中，所述基底的材料为亲水材料。

在一些实施例中，所述培养区域内部经过改性处理，改性处理后的所述培养区域内部的亲水性强于所述培养区域外部，所述改性处理包括等离子体处理、射线辐照处理和/或电晕处理。

在一些实施例中，所述基底的材料为疏水材料。

在一些实施例中，所述培养区域内部经过改性处理，改性处理后的所述培养区域内部具有亲水性，所述改性处理包括等离子体处理、射线辐照处理和/或电晕处理。

在一些实施例中，所述基底的材料包括以下中的至少一种：玻璃、石英、硅、云母、PS、PMMA、PSU、PC、PP、PE、PETG、LDPE、HDPE、PET、PVDF、PTFE、PEG、PEO、PPG、PLA、PGA、PLGA、PDMS、PVA、COC、COP、PMP、苯乙烯/丁二烯共聚物、苯乙烯/丙烯腈共聚物、乙酸纤维素、硝酸纤维素、甲基丙烯酸羟乙酯、聚醚砜、双烯丙基二甘醇聚合物或尼龙66。

在一些实施例中，所述基底表面经亲水性物质或基团改性，所述亲水性物质或基团包括以下中的至少一种：胶原蛋白、纤粘连蛋白、层粘连蛋白、聚赖氨酸、明胶、透明质酸、壳聚糖、RGD多肽、DNA、赖氨酸、金属金、羟基、羧基、羰基、氨基、巯基、磺酸基、磷酸基、季铵基、醚键、羧酸酯、酰胺基或嵌段聚醚。

在一些实施例中，所述基底表面经疏水性物质或基团改性，所述疏水性物质或基团包括以下中的至少一种：白蛋白、含有双键的烃基、聚氧丙烯基、长链全氟烷基、聚硅氧烷基，或者含有芳基、酯、醚、胺或酰胺基团的烃基。

在一些实施例中，所述培养区域内部经过亲水性物质或基团改性。

在一些实施例中，所述培养区域外部经过疏水性物质或基团改性。

在一些实施例中，所述培养区域内部的亲水性强于所述培养区域外部。

附图说明

本说明书将以示例性实施例的方式进一步描述，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本申请一些实施例所示的培养装置的示意图；

图2是根据本申请一些实施例所示的培养装置的侧视结构示意图；

图3是根据本申请一些实施例所示的培养区域内部表面的规整结构示意图；

图4是根据本申请又一实施例所述的培养区域内部表面的规整结构示意图；

图5是根据本申请再一实施例所述的培养区域内部表面的规整结构示意图。

图中，100为培养装置，110为基底，120为培养区域，122为微纳米单体，130为非培养区域，140为刻蚀处理表面，150为打磨处理表面。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

相反，本申请涵盖任何由权利要求定义的在本申请的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本申请有更好的了解，在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。

本申请实施例涉及一种培养装置。该培养装置可以用于对生物(如细胞、细菌、病毒等)进行体外培养。以细胞培养为例，该培养装置中所能培养的培养物可以包括但不限于2D贴壁细胞、悬浮分细胞、3D细胞团、类器官、类组织、离体活体组织、离体活体器官、非离体组织、非离体器官、细胞与微载体复合物、细胞与支架复合物等中的一种或多种。其中，支架可以是凝胶材料、组织工程多孔支架等。

在一些实施例中，培养装置可以用于细胞的三维培养。三维细胞培养可以是指将待培养细胞在载体(或支架)中进行培养，载体(或支架)可以提供待培养细胞生长的三维环境，使待培养细胞维持在三维环境中生长的状态，最终得到三维细胞培养产物(例如，类器官、类组织等)。在一些实施例中，基质胶(如温敏性凝胶)可以作为三维细胞培养的载体(或支架)。在一些实施例中，接种培养物之前可以将待培养细胞混合在液态的基质胶中，液态基质胶可以在一定条件下发生相转变，由液态转变为固态(或凝胶态)，固态(或凝胶态)基质胶可以提供待培养细胞生长的三维环境。在一些实施例中，基质胶可以为温敏性凝胶，温敏性凝胶可以随温度变化发生相转变。温敏性凝胶可以包括但不限于聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)、聚N-异丙基丙烯酰胺和聚乙二醇的嵌段共聚物(PNIPAM-PEG)、聚乙二醇(PEG)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物的嵌段共聚物(PEG-PLGA)、PLGA-PEG-PLGA三嵌段聚合物等。在一些实施例中，培养物可以理解为混合有待培养细胞的基质胶。在一些替代性实施例中，培养装置可以用于细胞的二维培养。

在一些实施例中，培养装置可以包括一个或多个培养腔室。培养腔室可以指为待培养细胞提供生存、生长、繁殖空间的装置或结构。在一些实施例中，培养腔室可以包括培养皿、培养瓶、培养盘或培养管柱等。基底可以理解为培养腔室与培养物接触的部分(如培养腔室的底壁)。

在培养过程中(以细胞培养为例)，一个重要步骤是培养物的接种，也即将培养物添加到培养腔室中。在一些实施例中，细胞培养的接种可以采用手动接种方式。例如，操作人员利用移液枪逐个(或者利用排针逐排)将培养物接种在基底上。手动逐个接种方式接种效率低、速度慢，可能会对接种的培养物产生影响，进而影响细胞培养的产物质量。例如，当培养物为混合有待培养细胞的基质胶时，由于基质胶的相变温度范围较窄(如温敏性凝胶在4℃时液化，超过10℃时会逐渐凝固)，如果温度控制不当，可能会出现培养物没有接种完毕就已经凝固的情况，从而不仅降低了细胞培养的效率，还可能会导致细胞培养的产物不满足培养要求。

本申请一些实施例提供一种培养装置，通过在基底表面设计交替变化的图案化阵列，在培养物接种时，液状的培养物(如混合有待培养细胞的基质胶)能够自动停留在粘附亲和力较大(如粗糙度较大、亲水性较强、疏水性较弱、具有亚微米至纳米级别的规整结构等)的培养区域，从而实现一次加液自动形成多个点胶的效果。该培养装置能够有效提高培养物的接种速度，提高细胞培养的效率以及细胞培养产物的质量。

图1是根据本申请一些实施例所示的培养装置的示意图；图2是根据本申请一些实施例所示的培养装置的侧视结构示意图。以下将结合图1-2对本申请所涉及的培养装置进行描述。值得注意的是，以下描述仅为说明目的，并不用于限制本申请的范围。

如图1-2所示，培养装置100可以包括基底110，基底110表面包括至少两个培养区域120，培养区域120可以用于粘附培养物(如混合有待培养细胞的基质胶)。在一些实施例中，培养区域120可以是规则形状。例如，培养区域120可以为圆形、方形、三角形、椭圆形等。在一些实施例中，培养区域120也可以是不规则形状。在一些实施例中，培养区域120可以为圆形，圆形可以增大接种完毕后的培养物与培养基(如培养液)的接触面积，提高养分吸收速率。

在一些实施例中，各个培养区域120的形状、尺寸可以相同，从而在细胞培养时可以快速、批量地接种多份体积相同或近似相同的培养物。在实际应用过程中，可以根据希望形成的点胶大小以及培养装置中培养区域120的数量确定所加入的培养物的体积。在将液状的培养物加入到培养装置100后，可以通过晃动、倾斜培养装置的方式使培养物大体均匀的粘附在各个培养区域120中。待液状的培养物变成固态(或凝胶态)后，可以往培养装置中加入培养基。培养基可以为供给培养物生长繁殖的营养液，其可以由不同营养物质组合配制而成。

在一些实施例中，多个培养区域120可以随意排列或按照一定规则排列。例如，多个培养区域120可以相互间等间距排列。在一些实施例中，为了保证待培养细胞更均匀、快速地吸收培养基，培养区域的尺寸和间距可以有一定限定。在一些实施例中，圆形培养区域的直径可以设置在0.1mm～50mm之间。进一步，圆形培养区域的直径可以设置在0.2mm～10mm之间。进一步，圆形培养区域的直径可以设置在1mm～5mm之间。在一些实施例中，任意两个培养区域的间距可以大于培养区域的直径。在一些实施例中，任意两个培养区域的间距可以大于培养区域直径的1.5倍。

在一些实施例中，培养区域内部的粗糙度可以与培养区域外部的粗糙度不同，以使得培养区域内部对培养物的粘附亲和力大于培养区域外部，从而使得培养区域120内部更好的粘附培养物。

在一些实施例中，基底表面具有亲水性，培养区域120内部的粗糙度可以大于培养区域120外部(如非培养区域130)的粗糙度。在一些实施例中，基底表面具有亲水性可以包括：基底材料为亲水材料、基底的部分或全部表面经过改性处理、基底的部分或全部表面经亲水性物质或基团改性(亲水改性)等一种或多种的组合。通过在亲水性表面的基底上使培养区域内部的粗糙度大于培养区域外部，能够使得培养区域内部对培养物的粘附亲和力大于培养区域外部，从而使得培养区域内部更好的粘附培养物。且在培养过程中，粘附在培养区域120内部的培养物液滴将呈相对扁平的形状。扁平的液滴在固化成凝胶态后，有助于外部的培养基(如培养液)更好的向内部渗透。

在一些实施例中，培养区域120内部的粗糙度大于培养区域120外部的粗糙度可以通过多种方式实现。在一些实施例中，培养区域120内部可以经过打磨处理，以使得培养区域内部的粗糙度大于培养区域外部的粗糙度。例如，可以通过特定粗糙度的砂纸、浮石等对培养区域内部进行打磨，以使得培养区域内部的粗糙度大于培养区域外部的粗糙度。如图2所示，经过打磨处理的培养区域120内部可以如打磨处理表面150所示。打磨处理表面150为不规则的粗糙表面(或为非规整结构)。通过打磨的方式实现培养区域内外粗糙度的区分，具有操作简单快捷、成本低等效果。在一些替代性实施例中，也可以通过对培养区域外部进行打磨(或抛光)处理，以使得培养区域内部的粗糙度大于培养区域外部的粗糙度。在一些实施例中，培养区域内部可以经过刻蚀处理，以使得培养区域内部的粗糙度大于培养区域外部的粗糙度。在一些实施例中，刻蚀处理可以包括但不限于软刻蚀技术、激光刻蚀、等离子体刻蚀、电子束刻蚀、化学刻蚀等一种或多种的组合。如图2所示，经过刻蚀处理的培养区域120内部可以如刻蚀处理表面140所示。刻蚀处理表面140为规则的粗糙表面。在一些实施例中，刻蚀处理表面140可以包括多根微米级甚至纳米级的柱子。通过刻蚀的方式实现培养区域内外粗糙度的区分，具有粗糙度可控性好、加工效率高、稳定性好、各培养区域间的一致性好等效果。

在一些实施例中，基底表面具有疏水性，培养区域内部的粗糙度小于培养区域外部的粗糙度，且培养区域外部表面为非规整结构。在一些实施例中，基底表面具有疏水性可以包括：基底材料为疏水材料、基底的部分或全部表面经疏水性物质或基团改性(疏水改性)等一种或多种的组合。通过在疏水性表面的基底上使培养区域内部的粗糙度小于培养区域外部，且培养区域外部表面为非规整结构，能够使得培养区域内部对培养物的粘附亲和力大于培养区域外部，从而使得培养区域内部更好的粘附培养物。且在培养过程中，粘附在培养区域120内部的培养物液滴将呈近似圆球的形状。圆球形状的液滴在固化成凝胶态后，有助于为培养物提供更立体的生长空间，从而更便于培养复杂的结构(如类器官)。在一些实施例中，培养区域外部可以经过打磨处理，以使得培养区域内部的粗糙度小于所述培养区域外部的粗糙度。在一些替代性实施例中，也可以通过对培养区域内部进行打磨(或抛光)处理，以使得培养区域内部的粗糙度小于培养区域外部的粗糙度。

在一些实施例中，培养区域内部表面可以具有亚微米至纳米级别的规整结构，以使得培养区域内部对培养物的粘附亲和力大于培养区域外部，从而使得培养区域120内部更好的粘附培养物。在一些实施例中，亚微米至纳米级别的规整结构可以包括阵列布置的多个微纳米单体。微纳米单体可以包括微纳米柱、微纳米管、微纳米锥、微纳米墙等一种或多种的组合。在一些实施例中，多个微纳米单体可以按照圆形阵列、矩形阵列等方式排列。在一些实施例中，多个微纳米单体两两之间的间距可以相同，也可以不同。在一些实施例中，当培养区域内部表面具有亚微米至纳米级别的规整结构时，培养区域外部表面可以为非规整结构(即不具有规整结构)。

图3是根据本申请一些实施例所示的培养区域内部表面的规整结构示意图。图4是根据本申请又一实施例所述的培养区域内部表面的规整结构示意图。图5是根据本申请再一实施例所述的培养区域内部表面的规整结构示意图。如图3-5所示，培养区域120内部表面可以具有亚微米至纳米级别的规整结构，亚微米至纳米级别的规整结构可以包括阵列布置的多个微纳米单体122。如图3所示，微纳米单体122可以包括微纳米柱。如图4所示，微纳米单体122可以包括微纳米锥。在一些实施例中，如图5所示，微纳米单体122可以为微纳米柱，且微纳米单体122的头部可以呈蘑菇状。通过将微纳米单体的头部设置成蘑菇状，可以使得亚微米至纳米级别的规整结构对培养物的粘附亲和力更强。在一些实施例中，微纳米单体122的头部也可以为其他形状(如球形、平面形、楔形等)。

在一些实施例中，微纳米单体的直径或最大宽度小于1μm。进一步，微纳米单体的直径或最大宽度可以为1～500nm。进一步，微纳米单体的直径或最大宽度可以为50～200nm。在一些替代性实施例中，微纳米单体的直径或最大宽度可以大于或等于1μm。例如，微纳米单体的直径或最大宽度可以为1～100μm。在一些实施例中，微纳米单体的高度小于5μm。进一步，微纳米单体的高度可以为5～1000nm。进一步，微纳米单体的高度可以为200～500nm。在一些实施例中，微纳米单体的高度与其直径或最大宽度的比值可以为2:1～10:1。在一些实施例中，任意两个微纳米单体的间距可以大于微纳米单体的直径或最大宽度。在一些实施例中，任意两个微纳米单体的间距可以大于微纳米单体的直径或最大宽度的1.5倍。在一些实施例中，相邻两个微纳米单体的间距可以为微纳米单体的直径或最大宽度的1～3倍。

在一些实施例中，培养区域内部可以经过刻蚀处理，以使得培养区域内部表面具有亚微米至纳米级别的规整结构。刻蚀处理可以包括软刻蚀技术、激光刻蚀、等离子体刻蚀、电子束刻蚀、化学刻蚀等一种或多种的组合。在一些实施例中，可以通过胶接、卡接等方式将已经加工好的亚微米至纳米级别的规整结构附着在基底表面，以形成培养区域。

在一些实施例中，培养区域内部的粗糙度可以与培养区域外部的粗糙度不同，且培养区域内部表面具有亚微米至纳米级别的规整结构，从而使得培养区域内部对培养物的粘附亲和力大于培养区域外部，进而使得培养区域120内部更好的粘附培养物。在一些实施例中，基底表面具有亲水性，培养区域内部的粗糙度大于培养区域外部的粗糙度，且培养区域内部表面具有亚微米至纳米级别的规整结构。通过将粗糙度差异与亚微米至纳米级别的规整结构结合使用，可以进一步增大培养区域内部对培养物的粘附亲和力。在一些实施例中，基底表面具有疏水性，培养区域内部的粗糙度大于培养区域外部的粗糙度，且培养区域内部表面具有亚微米至纳米级别的规整结构。

在一些实施例中，基底110的材料可以为亲水材料。例如，基底的材料可以包括但不限于以下一种或多种的组合：玻璃、石英、硅、云母、PS(聚苯乙烯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯/有机玻璃)、PSU(聚砜)、PC(聚碳酸酯)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯，由对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)三种单体用酯交换法缩聚的产物)、LDPE(低密度聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PVDF(聚偏氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、PEG(聚乙二醇)、PEO(聚氧化乙烯)、PPG(聚戊二酸丙二醇酯)、PPO(聚2,6—二甲基—1,4—苯醚)、PLA(聚乳酸/聚丙交酯)、PGA(聚谷氨酸)、PLGA(聚乳酸-羟基乙酸共聚物)、PDMS(聚二甲基硅氧烷)、PVA(聚乙烯醇)、COC(环烯烃共聚物)、COP(环烯烃)、PMP(聚4-甲基-1-戊烯)、苯乙烯/丁二烯共聚物、苯乙烯/丙烯腈共聚物、乙酸纤维素、硝酸纤维素、甲基丙烯酸羟乙酯、聚醚砜、双烯丙基二甘醇聚合物或尼龙66等。在一些实施例中，基底材料本身可以具有亲水性。在一些实施例中，上述基底材料可以通过特定的加工方式、加工工艺使得制成基底后具有亲水性。通过采用亲水材料的基底，可以使得培养区域120内部和培养区域120外部均具有亲水性，在培养过程中，粘附在培养区域120内部的培养物液滴将呈相对扁平的形状。扁平的液滴在固化成凝胶态后，有助于外部的培养基(如培养液)更好的向内部渗透。在一些实施例中，基底110可以为透明材料(如玻璃等)，以便于观察培养物。

在一些实施例中，在基底110材料为亲水材料的基础上，培养区域120内部可以经过改性处理，改性处理后的培养区域120内部的亲水性强于培养区域120外部。在一些实施例中，改性处理可以包括等离子体处理、射线辐照处理、电晕处理等一种或多种的组合。仅作为示例，在进行改性处理时，可以利用遮挡物(如掩膜、挡板等)对基底110的非培养区域130进行遮挡，然后通过等离子体机或紫外灯对培养区域120进行改性处理。在一些实施例中，培养区域120内部的亲水性强于培养区域120外部可以理解为：培养区域120内部的亲水亲油平衡值(HLB)大于培养区域120外部，或者，培养区域120内部的水接触角小于培养区域120外部。在一些实施例中，基底110(如培养区域120内部)可以先进行表面粗糙度处理，再进行改性处理；或者基底110可以先进行改性处理，再进行表面粗糙度处理；又或者，基底110可以同时进行改性处理和表面粗糙度处理。在一些实施例中，可以先对培养区域内部进行加工(如刻蚀处理)，以使得培养区域内部表面具有亚微米至纳米级别的规整结构，再对培养区域内部进行改性处理；或者可以先对培养区域内部进行改性处理，再对培养区域内部进行加工(如刻蚀处理)，以使得培养区域内部表面具有亚微米至纳米级别的规整结构。通过改性处理使培养区域120内部的亲水性强于培养区域120外部，能够使得培养区域120内部对液滴的粘附亲和力更强。

在一些实施例中，基底110的材料可以为疏水材料。例如，基底的材料可以包括但不限于以下一种或多种的组合：玻璃、石英、硅、云母、PS(聚苯乙烯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯/有机玻璃)、PSU(聚砜)、PC(聚碳酸酯)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯，由对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)三种单体用酯交换法缩聚的产物)、LDPE(低密度聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PVDF(聚偏氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、PEG(聚乙二醇)、PEO(聚氧化乙烯)、PPG(聚戊二酸丙二醇酯)、PPO(聚2,6—二甲基—1,4—苯醚)、PLA(聚乳酸/聚丙交酯)、PGA(聚谷氨酸)、PLGA(聚乳酸-羟基乙酸共聚物)、PDMS(聚二甲基硅氧烷)、PVA(聚乙烯醇)、COC(环烯烃共聚物)、COP(环烯烃)、PMP(聚4-甲基-1-戊烯)、苯乙烯/丁二烯共聚物、苯乙烯/丙烯腈共聚物、乙酸纤维素、硝酸纤维素、甲基丙烯酸羟乙酯、聚醚砜、双烯丙基二甘醇聚合物或尼龙66等。在一些实施例中，基底材料本身可以具有疏水性。在一些实施例中，上述基底材料可以通过特定的加工方式、加工工艺使得制成基底后具有疏水性。通过采用疏水材料的基底，可以使得培养区域120内部和培养区域120外部均具有疏水性，在培养过程中，粘附在培养区域120内部的培养物液滴将呈近似圆球的形状。圆球形状的液滴在固化成凝胶态后，有助于为培养物提供更立体的生长空间，从而更便于培养复杂的结构(如类器官)。

在一些实施例中，在基底110材料为疏水材料的基础上，培养区域120内部可以经过改性处理，改性处理后的培养区域120内部具有亲水性。在一些实施例中，改性处理可以包括等离子体处理、射线辐照处理、电晕处理等一种或多种的组合。通过改性处理使培养区域120内部具有亲水性，而培养区域120外部具有疏水性，能够使得液滴更容易被粘附在培养区域120内部。在一些实施例中，基底110(如培养区域120内部)可以先进行表面粗糙度处理，再进行改性处理；或者基底110可以先进行改性处理，再进行表面粗糙度处理；又或者，基底110可以同时进行改性处理和表面粗糙度处理。在一些实施例中，可以先对培养区域内部进行加工(如刻蚀处理)，以使得培养区域内部表面具有亚微米至纳米级别的规整结构，再对培养区域内部进行改性处理；或者可以先对培养区域内部进行改性处理，再对培养区域内部进行加工(如刻蚀处理)，以使得培养区域内部表面具有亚微米至纳米级别的规整结构。

在一些实施例中，基底表面可以经亲水性物质或基团改性。亲水性物质或基团(亲水性基团)可以包括但不限于以下一种或多种的组合：胶原蛋白、纤粘连蛋白、层粘连蛋白、聚赖氨酸、明胶、透明质酸、壳聚糖、RGD多肽、DNA、赖氨酸、金属金、羟基、羧基、羰基、氨基、巯基、磺酸基、磷酸基、季铵基、醚键、羧酸酯、酰胺基或嵌段聚醚等。在一些实施例中，亲水性物质或基团(如含有上述亲水基团的材料)可以涂覆在基底表面。在一些实施例中，可以使用带有亲水基团的物质与基底表面反应，以对基底表面进行化学方式改性。在一些实施例中，基底材料本身可以为亲水材料或疏水材料。通过对基底表面进行亲水改性，能够方便地使基底表面具有亲水性。通过采用具有亲水表面的基底，可以使得培养区域120内部和培养区域120外部均具有亲水性，在培养过程中，粘附在培养区域120内部的液滴将呈相对扁平的形状。扁平的液滴在固化成凝胶态后，有助于外部的培养液更好的向内部渗透。在一些实施例中，基底110(如培养区域120内部)可以先进行表面粗糙度处理，再经亲水性物质或基团改性。在一些实施例中，可以先对培养区域内部进行加工(如刻蚀处理)，以使得培养区域内部表面具有亚微米至纳米级别的规整结构，再对基底110表面进行亲水改性。

在一些实施例中，基底表面可以经疏水性物质或基团(疏水性基团)改性。疏水性物质或基团可以包括但不限于以下一种或多种的组合：白蛋白、含有双键的烃基、聚氧丙烯基、长链全氟烷基、聚硅氧烷基，或者含有芳基、酯、醚、胺或酰胺基团的烃基等。在一些实施例中，疏水性物质或基团(如含有上述疏水基团的材料)可以涂覆在基底表面。在一些实施例中，可以使用带有疏水基团的物质与基底表面反应，以对基底表面进行化学方式改性。在一些实施例中，基底材料本身可以为亲水材料或疏水材料。通过对基底表面进行疏水改性，能够方便地使基底表面具有疏水性。通过采用具有疏水表面的基底，可以使得培养区域120内部和培养区域120外部均具有疏水性，在培养过程中，粘附在培养区域120内部的液滴将呈近似圆球的形状。圆球形状的液滴在固化成凝胶态后，有助于为培养物提供更立体的生长空间，从而更便于培养复杂的结构。在一些实施例中，基底110(如培养区域120内部)可以先进行表面粗糙度处理，再经疏水性物质或基团改性。在一些实施例中，可以先对培养区域内部进行加工(如刻蚀处理)，以使得培养区域内部表面具有亚微米至纳米级别的规整结构，再对基底110表面进行疏水改性。

在一些实施例中，培养区域120内部可以经亲水性物质或基团改性。当基底材料为亲水材料时，通过对培养区域内部进行亲水改性，可以使得培养区域120内部的亲水性强于培养区域120外部，从而使培养区域120内部对液滴的粘附亲和力更强。当基底材料为疏水材料时，通过对培养区域内部进行亲水改性，可以使培养区域120内部具有亲水性，而培养区域120外部具有疏水性，从而使得液滴更容易被粘附在培养区域120内部。在一些实施例中，培养区域120外部可以经疏水性物质或基团改性。通过在培养区域内部进行亲水改性而在培养区域外部进行疏水改性，能够方便地改变基底表面的亲疏水性，同时能够使得液滴更容易被粘附在培养区域120内部。

在一些实施例中，培养区域内部的亲水性可以强于培养区域外部。在一些实施例中，培养区域内部的亲水性强于培养区域外部可以通过多种方式实现。例如，培养区域内部和/或外部可以通过改性处理(如离子体处理、射线辐照处理和/或电晕处理)，以使得培养区域内部的亲水性强于培养区域外部。又例如，培养区域内部可以进行亲水改性(如经亲水性物质或基团改性)，以使得培养区域内部的亲水性强于培养区域外部。再例如，培养区域内部可以先进行改性处理，再进行亲水性物质修饰(如经亲水性物质或基团改性)，以使其亲水性强于培养区域外部。

在一些实施例中，培养区域120内部与培养区域120外部可以无高度差。在一些实施例中，培养区域120内部可以高于培养区域120外部。在一些实施例中，培养区域120内部可以低于培养区域120外部。例如，培养区域120内部可以比培养区域120外部低一定高度(如1um、2um、10um等)。通过将培养区域120内部设置得比培养区域120外部低，能够使得培养物更好的附着在培养区域120中。

需要注意的是，以上对培养装置的描述仅为说明目的，并不用于限制本申请。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解本申请实施例中培养装置的原理后，可以在不违背这一原理的情况下，对上述培养装置进行形式和细节上的各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本申请的范围之内。例如，基底表面可以进行粗糙度处理、加工形成具有亚微米至纳米级别的规整结构、改性处理、亲水改性、疏水改性等处理方式中的一种或多种的任意组合。

本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)能够实现培养物快速、批量接种，有效提高培养效率；(2)能够提升细胞培养产物的质量；(3)能够形成不同的培养物液滴形状，以适用于不同的培养需求；(4)能够降低培养成本。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种培养装置，包括基底，其特征在于，

所述基底表面包括至少两个培养区域，所述培养区域用于粘附培养物；

所述培养区域内部的粗糙度与所述培养区域外部的粗糙度不同，以使得所述培养区域内部对培养物的粘附亲和力大于所述培养区域外部。

2.如权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述基底表面具有亲水性，所述培养区域内部的粗糙度大于所述培养区域外部的粗糙度。

3.如权利要求2所述的培养装置，其特征在于，所述培养区域内部经过打磨处理或刻蚀处理，以使得所述培养区域内部的粗糙度大于所述培养区域外部的粗糙度。

4.如权利要求3所述的培养装置，其特征在于，所述刻蚀处理包括软刻蚀技术、激光刻蚀、等离子体刻蚀、电子束刻蚀和/或化学刻蚀。

5.如权利要求2所述的培养装置，其特征在于，所述培养区域内部表面具有亚微米至纳米级别的规整结构。

6.如权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述基底表面具有疏水性，所述培养区域内部的粗糙度大于所述培养区域外部的粗糙度，且所述培养区域内部表面具有亚微米至纳米级别的规整结构。

7.如权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述基底表面具有疏水性，所述培养区域内部的粗糙度小于所述培养区域外部的粗糙度，且所述培养区域外部表面为非规整结构。

8.如权利要求7所述的培养装置，其特征在于，所述培养区域外部经过打磨处理，以使得所述培养区域内部的粗糙度小于所述培养区域外部的粗糙度。

9.如权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述基底的材料为亲水材料。

10.如权利要求9所述的培养装置，其特征在于，所述培养区域内部经过改性处理，改性处理后的所述培养区域内部的亲水性强于所述培养区域外部，所述改性处理包括等离子体处理、射线辐照处理和/或电晕处理。

11.如权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述基底的材料为疏水材料。

12.如权利要求11所述的培养装置，其特征在于，所述培养区域内部经过改性处理，改性处理后的所述培养区域内部具有亲水性，所述改性处理包括等离子体处理、射线辐照处理和/或电晕处理。

13.如权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述基底的材料包括以下中的至少一种：玻璃、石英、硅、云母、PS、PMMA、PSU、PC、PP、PE、PETG、LDPE、HDPE、PET、PVDF、PTFE、PEG、PEO、PPG、PLA、PGA、PLGA、PDMS、PVA、COC、COP、PMP、苯乙烯/丁二烯共聚物、苯乙烯/丙烯腈共聚物、乙酸纤维素、硝酸纤维素、甲基丙烯酸羟乙酯、聚醚砜、双烯丙基二甘醇聚合物或尼龙66。

14.如权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述基底表面经亲水性物质或基团改性，所述亲水性物质或基团包括以下中的至少一种：胶原蛋白、纤粘连蛋白、层粘连蛋白、聚赖氨酸、明胶、透明质酸、壳聚糖、RGD多肽、DNA、赖氨酸、金属金、羟基、羧基、羰基、氨基、巯基、磺酸基、磷酸基、季铵基、醚键、羧酸酯、酰胺基或嵌段聚醚。

15.如权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述基底表面经疏水性物质或基团改性，所述疏水性物质或基团包括以下中的至少一种：白蛋白、含有双键的烃基、聚氧丙烯基、长链全氟烷基、聚硅氧烷基，或者含有芳基、酯、醚、胺或酰胺基团的烃基。

16.如权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述培养区域内部经过亲水性物质或基团改性。

17.如权利要求16所述的培养装置，其特征在于，所述培养区域外部经过疏水性物质或基团改性。

18.如权利要求1所述的培养装置，其特征在于，所述培养区域内部的亲水性强于所述培养区域外部。

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