CN115943203A - 细胞培养系统 - Google Patents

Abstract

细胞培养系统具备第1泵以及第1细胞培养容器和第2细胞培养容器。第1细胞培养容器具有第1培养基循环流路。第2细胞培养容器具有相对于第1培养基循环流路独立的第2培养基循环流路。第1培养基循环流路和第2培养基循环流路与第1泵流体连接。

Description

细胞培养系统

技术领域

本发明涉及一种细胞培养系统。

背景技术

在专利文献1(国际公开第2018/079793号)中公开了一种系统，该系统将在多孔质膜上接种了肠道上皮细胞的细胞培养容器配置于厌氧腔室内，对该肠道上皮细胞和培养基中含有的细菌进行共培养。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2018/079793号

发明内容

发明要解决的问题

然而，在现有技术中，对适合于在各种条件下进行细胞培养且作为其结果针对每个细胞培养容器进行细胞状态、培养基成分的比较分析的系统的设计，未充分地进行研究。

本发明提供一种适合于针对每个细胞培养容器的比较分析的细胞培养系统。

用于解决问题的方案

本发明的细胞培养系统具备第1泵以及第1细胞培养容器和第2细胞培养容器。第1细胞培养容器具有第1培养基循环流路。第2细胞培养容器具有相对于第1培养基循环流路独立的第2培养基循环流路。第1培养基循环流路和第2培养基循环流路与第1泵流体连接。

发明的效果

根据本发明的细胞培养系统，能够进行针对每个细胞培养容器的比较分析。

附图说明

图1是细胞培养系统100的立体图。

图2是底座10的剖视图。

图3是细胞培养容器20的剖视图。

图4是安装于底座10的状态的支架40的立体图。

图5是腔室装置200的立体图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式的详细内容进行说明。在以下的附图中，对相同或相当的部分标注相同的参照附图标记，并且不反复进行重复的说明。

(实施方式的细胞培养系统的结构)

以下对实施方式的细胞培养系统(以下记为“细胞培养系统100”)的结构进行说明。

图1是细胞培养系统100的立体图。如图1所示，细胞培养系统100具有底座10、独立的多个细胞培养容器20、多个培养基容器30a和培养基容器30b、支架40、多个管50a和管50b、泵60以及多个引线70a(未图示)和引线70b(未图示)。此外，在图1中仅示出了两对管50a和管50b。细胞培养系统100还具有控制器80(参照图5)、跨上皮电阻测量装置90(参照图5)和腔室装置200(参照图5)。底座10的数量、支架40的数量和泵60的数量也可以是多个。

培养基容器30a的数量和培养基容器30b的数量、管50a的数量和管50b的数量以及引线70a的数量和引线70b的数量等于细胞培养容器20的数量。在图1的例子中，每一个底座10的细胞培养容器20的数量为三个。不过，在图1中，仅示出了一对管50a和管50b。

底座10具有主体11、配线基板12、弹簧13和球14。主体11具有上表面和底面。主体11的底面是主体11的上表面的相反面。在主体11形成有凹部11a。在凹部11a中，主体11的上表面向主体11的底面侧凹陷。凹部11a沿着底座10(主体11)的长度方向延伸。

在主体11形成有孔11b和孔11c。在孔11b中，主体11的上表面向主体11的底面侧凹陷。孔11c形成为与主体11的内部空间连通。

图2是底座10的剖视图。如图2所示，在主体11的内部空间配置有配线基板12。虽未图示，但配线基板12形成有配线12a。配线基板12具有多个突出电极12b和多个突出电极12c。突出电极12b的数量和突出电极12c的数量等于细胞培养容器20的数量。突出电极12b的一端和突出电极12c的一端电连接于配线12a。突出电极12b的另一端和突出电极12c的另一端从凹部11a的底面突出。

球14安装于弹簧13的顶端。弹簧13以安装于顶端的球14从凹部11a的侧面突出的方式埋设于底座10。

图3是细胞培养容器20的剖视图。如图3所示，细胞培养容器20具有容器主体21、插入式细胞培养器22、盖构件23、盖构件24、以及电极25a和电极25b。

在容器主体21的内部储存有第1培养基26。容器主体21具有上壁21a、底壁21b和侧壁21c。优选的是，容器主体21由树脂材料形成。

在上壁21a形成有开口21aa。开口21aa沿着厚度方向贯通上壁21a。此外，上壁21a也可以与底壁21b和侧壁21c分体地形成。

底壁21b与上壁21a隔开间隔地相对。在底壁21b埋设有电极21ba和电极21bb。电极21ba和电极21bb电连接于第1培养基26。电极21ba和电极21bb从底壁21b的外表面暴露。在将容器主体21配置于凹部11a内时，电极21ba和电极21bb分别电连接于突出电极12b和突出电极12c。

侧壁21c与上壁21a和底壁21b相连。在侧壁21c的外表面形成有凹部21ca。凹部21ca形成于在将容器主体21配置于凹部11a内时与球14相对的位置。

插入式细胞培养器22具有筒状部22a和透氧性的隔膜22b。筒状部22a的下端侧由隔膜22b封闭。筒状部22a的上端侧由盖构件23封闭。盖构件23能够从筒状部22a拆下。

在筒状部22a的内部储存有第2培养基27。第2培养基27的溶解氧浓度比第1培养基26的溶解氧浓度低。即，第1培养基26是需氧培养基，第2培养基27是厌氧培养基。第2培养基27例如含有厌氧性细菌。

筒状部22a以其下端侧位于容器主体21的内部的方式插入于开口21aa。由此将插入式细胞培养器22安装于容器主体21。插入式细胞培养器22能够从容器主体21拆下。

隔膜22b例如为聚碳酸酯制的径迹蚀刻膜。隔膜22b具有第1主面22ba和第2主面22bb。第1主面22ba朝向容器主体21的内部侧。第2主面22bb朝向筒状部22a的内部侧。第2主面22bb是第1主面22ba的相反面。

在第2主面22bb上培养细胞。该细胞例如为在第2主面22bb上形成紧密连接(紧密结合)的肠道上皮细胞。作为该细胞的具体例，能举出Caco-2细胞。经由隔膜22b向该细胞供给第1培养基26中的氧。

盖构件24能够拆装地安装于容器主体21。由此防止插入式细胞培养器22从容器主体21脱落的情况。此外，在盖构件24形成有开口，盖构件23的上表面从该开口暴露。

电极25a和电极25b插入于盖构件23。电极25a的一端和电极25b的一端电连接于第2培养基27。电极25a的另一端和电极25b的另一端从盖构件23暴露。

细胞培养容器20能够拆装地安装于底座10。更具体而言，细胞培养容器20通过将容器主体21配置于凹部11a内从而安装于底座10。通过该安装，使电极21ba和电极21bb分别与突出电极12b和突出电极12c电连接。

在细胞培养容器20安装于底座10的状态下，球14与凹部21ca接触。弹簧13经由球14朝向侧壁21c产生作用力。由此抑制细胞培养容器20(容器主体21)在凹部11a内的位置偏移。

培养基容器30a和培养基容器30b由支架40支承。图4是安装于底座10的状态的支架40的立体图。在图4中省略了对管50a和管50b的图示。如图4所示，支架40能够拆装地被安装于底座10。更具体而言，支架40具有支柱41。支架40通过支柱41插入到孔11b中而安装于底座10。支架40由磁性材料(软磁性材料)形成。

在培养基容器30a储存有第2培养基27。管50a的一端插入于盖构件23。由此将筒状部22a的内部和管50a连接。管50a的另一端连接于培养基容器30a。管50b的一端插入于盖构件23。由此将筒状部22a的内部和管50b连接。

在管50a安装有泵60。泵60经由管50a将储存于培养基容器30a的第2培养基27向筒状部22a的内部进行送液。在管50b安装有泵60。泵60经由管50b将储存于筒状部22a的第2培养基27向培养基容器30b进行送液。即，通过使泵60动作，来更换储存于筒状部22a的内部的第2培养基27。在细胞培养系统100中，利用一个泵60来进行第2培养基27从培养基容器30a向细胞培养容器20的供给和第2培养基27从细胞培养容器20向培养基容器30b的回收，因此能够减少由泵的个体差引起的培养基供给量与培养基回收量之间的偏差。

泵60是能够在不与第2培养基27接触的情况下进行上述的送液的泵。泵60例如为管泵。不过，泵60不限于此。泵60例如也可以是注射泵。

泵60具有磁体61。由于支架40由磁性材料形成，因此泵60能够利用磁体61安装于支架40(参照图4)。

管50a能够从盖构件23和培养基容器30a拆下。管50b能够从盖构件23和培养基容器30b拆下。泵60能够从管50a拆下。

此外优选的是，与多个细胞培养容器20分别连接的管50a连接于一个泵60。由此，在细胞培养系统100中，利用一个泵60来进行第2培养基27相对于多个细胞培养容器20中的一个细胞培养容器(以下记为细胞培养容器20A)的供给和回收、以及第2培养基27相对于多个细胞培养容器20中的另一个细胞培养容器(以下记为细胞培养容器20B)的供给和回收，因此能够对细胞培养容器20A和细胞培养容器20B进行同样的流量控制。在细胞培养容器20A和细胞培养容器20B中，流量以外的培养条件(例如细胞的接种量、细菌的种类等)也可以相同。不过，在细胞培养容器20A和细胞培养容器20B中，流量以外的培养条件也可以不同。

将多个底座10中的一个底座记为底座10A。将多个底座10中的另一个底座记为底座10B。将安装于底座10A的支架40记为支架40A。将安装于底座10B的支架40记为支架40B。将安装于支架40A的泵60记为泵60A。将安装于支架40B的泵60记为泵60B。对泵60A的流量控制和对泵60B的流量控制可以不同。在底座10A上的细胞培养容器20和底座10B上的细胞培养容器20中，流量以外的培养条件(例如细胞的接种量、细菌的种类等)可以不同。不过，在底座10A上的细胞培养容器20和底座10B上的细胞培养容器20中，流量以外的培养条件(例如细胞的接种量、细菌的种类等)也可以相同。

引线70a的一端和引线70b的一端穿过孔11c而电连接于配线基板12(配线12a)。优选的是，引线70a的一端和引线70b的一端能够从配线基板12拆下。引线70a的另一端和引线70b的另一端例如通过IC夹具能够拆装地电连接于电极25a和电极25b。

控制器80进行对泵60的控制。更具体而言，在控制器80中内置有微控制器。该微控制器生成与来自控制器80的操作按钮等的输入内容相应的控制信号，并将该控制信号经由配线(未图示)向泵60发送。由此进行对泵60的控制。

跨上皮电阻测量装置90经由配线(未图示)连接于配线基板12，且经由该配线、配线基板12、引线70a和引线70b来对电极21ba与电极25a之间的电阻值以及电极21bb与电极25b之间的电阻值进行测量。该测量例如通过四端法来进行。

此外，电极21ba、电极21bb、电极25a和电极25b分别存在多个，因此从配线基板12输出多个信号。上述多个输出向一个分配器输入。该分配器分时地选择上述多个输出中的一个输出而向跨上皮电阻测量装置90输入。由此，不需要准备多个跨上皮电阻测量装置90。

在第2主面22bb上培养的细胞形成紧密连接的情况和不形成紧密连接的情况下，电极21ba与电极25a之间的电阻值以及电极21bb与电极25b之间的电阻值会变动。因此，通过上述的电阻值的测量，能够判断第2主面22bb上培养的细胞是否形成紧密连接。

细胞培养系统100可以还具有氧传感器(未图示)。氧传感器配置于管50b的路径上，构成为能够对在管50b中流动的第2培养基27的溶解氧浓度进行检测。由此，细胞培养系统100能够对共培养时的细菌的增殖状况进行监测。

图5是腔室装置200的立体图。如图5所示，腔室装置200具有气闸室210和厌氧腔室220。腔室装置200的外部和气闸室210由外部门230分隔。气闸室210和厌氧腔室220由内部门240分隔。厌氧腔室220内保持厌氧的环境(氧浓度较低的环境)。

厌氧腔室220具有前表面板221。在前表面板221形成有臂口222。臂口222贯通前表面板221而与厌氧腔室220的内部空间连通。通过将手插入到安装于臂口222的套筒(未图示)、手套(未图示)中，能够在厌氧腔室220内进行各种作业。臂口222由臂口门223封闭。

为了在厌氧腔室220内配置物体，第一，将外部门230打开而将该物体配置到气闸室210内，将外部门230关闭。第二，对气闸室210内进行厌氧化。第三，在厌氧化结束后，将内部门240打开，使位于气闸室210内的物体移动到厌氧腔室220内。为了从厌氧腔室220内取出物体，进行与上述相反的动作。

底座10、细胞培养容器20、培养基容器30a和培养基容器30b、支架40、管50a和管50b、泵60、引线70a和引线70b、控制器80以及跨上皮电阻测量装置90配置于厌氧腔室220内。

控制器80和跨上皮电阻测量装置90固定于厌氧腔室220内。然而，底座10、细胞培养容器20、培养基容器30a和培养基容器30b、支架40、管50a和管50b、泵60以及引线70a和引线70b能够从厌氧腔室220内取出。

此外，通过对从厌氧腔室220取出的培养基容器30b中的第2培养基27和容器主体21内的第1培养基26进行分析，能够对共培养时的代谢、吸收的动态进行分析。

(实施方式的细胞培养系统的效果)

以下对细胞培养系统100的效果进行说明。

细胞培养系统100具有相互独立的多个细胞培养容器20，因此能够针对每个细胞培养容器20进行比较分析。在细胞培养系统100中，多个独立的细胞培养容器20能够拆装地安装于一个底座10。因此，根据细胞培养系统100，能够将多个独立的细胞培养容器20与底座10一起搬运，因此能够容易地从厌氧腔室220取出多个独立的细胞培养容器20。

细胞培养系统100具有培养基容器30a和培养基容器30b、管50a和管50b以及泵60。因此，根据细胞培养系统100，能够在对储存于筒状部22a的内部的第2培养基27进行更换的同时，进行细胞和细菌的共培养。

在细胞培养系统100中，能够将对多个培养基容器30a和培养基容器30b进行支承的支架40能够拆装地安装于底座10。另外，在细胞培养系统100中，能够利用磁体61将泵60安装于支架40。因此，根据细胞培养系统100，能够使底座10、细胞培养容器20、培养基容器30a和培养基容器30b、支架40、管50a和管50b以及泵60一体化地从厌氧腔室220内取出。

容器主体21、插入式细胞培养器22、培养基容器30a和培养基容器30b、管50a以及管50b与培养基接触。因此优选的是，这些部件在使用细胞培养系统100进行了共培养之后废弃，而更换为新的部件。然而，在无法拆下这些部件的情况下，这些部件也必须在进行了高压釜等的除菌处理之后用于再利用，因此实验效率降低。

在细胞培养系统100中，能够从容器主体21拆下插入式细胞培养器22，并且能够将盖构件23从插入式细胞培养器22拆下。另外，在细胞培养系统100中，能够将管50a从盖构件23和培养基容器30a拆下，并且能够将管50b从盖构件23和培养基容器30b拆下。进而，在细胞培养系统100中，能够将泵60从管50a拆下。

这样，根据细胞培养系统100，能够将废弃的部件和在除菌的基础上进行再利用的部件区分，因此能够实现除菌处理的高效化，进而能够提高实验效率。

在细胞培养系统100中，弹簧13经由球14朝向侧壁21c产生作用力，因此抑制细胞培养容器20在凹部11a内的位置偏移。由此，即使在容器主体21使用轻量的材料(树脂材料等)而导致细胞培养容器20容易发生摇晃的情况下，也能够进行稳定的共培养。

在细胞培养系统100中，利用跨上皮电阻测量装置90对电极21ba与电极25a之间的电阻值以及电极21bb与电极25b之间的电阻值进行测量，因此能够在对第2主面22bb上培养的细胞的状态进行监测的同时推进共培养。

如上所述地对本发明的实施方式进行了说明，但也能够对上述的实施方式进行各种变形。另外，本发明的范围并不限定于上述的实施方式。本发明的范围由权利要求书示出，意图包含与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。

附图标记说明

10、10A、10B、底座；11、主体；11a、凹部；11b、11c、孔；12、配线基板；12a、配线；12b、12c、突出电极；13、弹簧；14、球；20、20A、20B、细胞培养容器；21、容器主体；21a、上壁；21aa、开口；21b、底壁；21ba、电极；21bb、电极；21c、侧壁；21ca、凹部；22、插入式细胞培养器；22a、筒状部；22b、隔膜；22ba、第1主面；22bb、第2主面；23、24、盖构件；25a、25b、电极；26、第1培养基；27、第2培养基；30a、30b、培养基容器；40、支架；40A、40B、支架；41、支柱；50a、50b、管；60、60A、60B、泵；61、磁体；70a、70b、引线；80、控制器；90、跨上皮电阻测量装置；100、细胞培养系统；200、腔室装置；210、气闸室；220、厌氧腔室；221、前表面板；222、臂口；223、臂口门；230、外部门；240、内部门。

Claims (13)

1.一种细胞培养系统，其中，

所述细胞培养系统具备：

第1泵；以及

第1细胞培养容器和第2细胞培养容器，

所述第1细胞培养容器具有第1培养基循环流路，

所述第2细胞培养容器具有相对于所述第1培养基循环流路独立的第2培养基循环流路，

所述第1培养基循环流路和所述第2培养基循环流路与所述第1泵流体连接。

2.根据权利要求1所述的细胞培养系统，其中，

所述细胞培养系统还具备第1底座，

所述第1细胞培养容器和所述第2细胞培养容器能够拆装地安装于所述第1底座。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的细胞培养系统，其中，

所述细胞培养系统还具备：

第2泵；以及

第3细胞培养容器和第4细胞培养容器，

所述第3细胞培养容器具有第3培养基循环流路，

所述第4细胞培养容器具有相对于所述第3培养基循环流路独立的第4培养基循环流路，

所述第3培养基循环流路和所述第4培养基循环流路与所述第2泵流体连接。

4.根据权利要求3所述的细胞培养系统，其中，

所述细胞培养系统还具备第2底座，

所述第3细胞培养容器和所述第4细胞培养容器能够拆装地安装于所述第2底座。

5.根据权利要求2所述的细胞培养系统，其中，

所述第1培养基循环流路与培养基供给容器和培养基回收容器流体连接，

所述细胞培养系统还具备对所述培养基供给容器和所述培养基回收容器进行支承的支架，

所述支架能够拆装地安装于所述第1底座。

6.根据权利要求2所述的细胞培养系统，其中，

所述第1细胞培养容器包括透氧性的隔膜，所述隔膜配置于所述第1细胞培养容器内，将供第1培养基储存的第1储存部和供溶解氧浓度比所述第1培养基的溶解氧浓度低的第2培养基储存的第2储存部分隔。

7.根据权利要求6所述的细胞培养系统，其中，

所述第1细胞培养容器具有：

容器主体；

插入式细胞培养器，其包括筒状部，在底面配置有所述隔膜；以及

盖构件，其用于将所述容器主体密封，

所述容器主体包括形成有开口的上壁、与所述上壁隔开间隔地相对的底壁、以及与所述上壁和所述底壁相连的侧壁，

所述筒状部的第1端由所述隔膜封闭，

所述筒状部的第2端由所述盖构件封闭，

所述筒状部以所述筒状部的所述第1端位于所述容器主体的内部的方式插入于所述上壁的所述开口，

所述第1培养基储存于所述容器主体的内部，

所述第2培养基储存于所述筒状部的内部。

8.根据权利要求7所述的细胞培养系统，其中，

所述细胞培养系统还具备：

第1管和第2管；以及

培养基供给容器和培养基回收容器，

所述第1管的第1端和所述第2管的第1端插入到所述第1细胞培养容器中的所述盖构件而连接于所述筒状部的所述内部，

所述第1管的第2端和所述第2管的第2端分别连接于所述培养基供给容器和所述培养基回收容器，

所述第1泵构成为，将所述第2培养基从所述培养基供给容器经由所述第1管向所述第1细胞培养容器中的所述筒状部的所述内部进行送液，并且将所述第2培养基从所述第1细胞培养容器中的所述筒状部的所述内部经由所述第2管向所述培养基回收容器进行送液。

9.根据权利要求8所述的细胞培养系统，其中，

所述插入式细胞培养器能够从所述容器主体拆下，

所述盖构件能够从所述插入式细胞培养器拆下，

所述第1管和所述第2管分别能够从所述培养基供给容器和所述培养基回收容器拆下，

所述第1管和所述第2管分别能够从所述第1泵拆下，

所述第1管和所述第2管能够从所述第1细胞培养容器的所述盖构件拆下。

10.根据权利要求8或权利要求9所述的细胞培养系统，其中，

所述细胞培养系统还具备支架，该支架对所述培养基供给容器和所述培养基回收容器进行支承，能够拆装地安装于所述底座，

所述第1泵具有磁体，

所述支架由磁性材料形成。

11.根据权利要求7～权利要求10中任一项所述的细胞培养系统，其中，

在所述第1底座形成有供所述第1细胞培养容器和所述第2细胞培养容器配置的凹部，

在所述第1底座埋设有弹簧，该弹簧朝向配置于所述凹部内的所述第1细胞培养容器的所述侧壁和所述第2细胞培养容器的所述侧壁产生作用力。

12.根据权利要求7～权利要求11中任一项所述的细胞培养系统，其中，

所述细胞培养系统还具备第1引线，

所述第1底座具有配线基板，

所述第1细胞培养容器具有：第1电极，其埋设于所述底壁，电连接于所述第1培养基；以及第2电极，其贯通所述盖构件而电连接于所述第2培养基，

所述第1细胞培养容器的所述第1电极通过所述第1细胞培养容器安装于所述第1底座而电连接于所述配线基板，

所述第1引线的第1端电连接于所述第1细胞培养容器的所述第2电极，

所述第1引线的第2端电连接于所述配线基板。

13.根据权利要求12所述的细胞培养系统，其中，

所述细胞培养系统还具备：

厌氧腔室；

控制器，其进行对所述第1泵的控制；以及

跨上皮电阻测量装置，其电连接于所述配线基板，对所述第1细胞培养容器的所述第1电极与所述第1细胞培养容器的所述第2电极之间的电阻值进行测量，

所述控制器和所述跨上皮电阻测量装置固定于所述厌氧腔室内。

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