CN117757628A - 一种血小板体外培养装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于血小板培养技术领域，提供了一种血小板体外培养装置，所述血小板体外培养装置由第一导流层，中间层以及第二导流层叠合形成。本申请实施例提供的血小板体外培养装置，能够将培养液中的巨核细胞进行吸附，并通过在巨核细胞的两侧制造出的液体流动时所形成的剪切力，促进巨核细胞快速分化出血小板，提高了血小板的产量，装置整体能够以相对低廉的成本，有效地对巨核细胞进行针对性培养，并使其产生大量的血小板，更适合推广和普及，有利于降低患者的医疗成本。
Description
技术领域
本发明属于血小板培养技术领域，尤其涉及一种血小板体外培养装置。
背景技术
血小板对于造血，血管生成和自身免疫具有重要作用，典型病例为血小板减少症在患者手术或创面出血引发持续出血而产生病危风险。通过输血小板补充血小板数量是血小板严重偏低或减少时的有效措施，特别是化疗后的肿瘤病人，一般会接受血小板补充治疗。
目前血小板的生产和富集主要通过献血获得。例如，通过手工分离制备血小板悬液，使其解聚，进而获得浓缩血小板。又例如，利用血细胞分离机，供者血液经离心分离出血小板，并连续或间断地将少血小板红细胞和血浆还输给献血者。
但由于血小板的仅能在特定温度下保存最长时间仅有5天，而且和患者有血型相配要求，因此血小板经常处于短缺状态。而现有的体外血小板培养方法和设备在进行血小板培养时往往操作非常复杂，导致生产和使用血小板的成本较高，给患者带来较大的经济压力，因此，有必要对血小板的培养设备进行改进。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种血小板体外培养装置，旨在解决现有的体外血小板培养设备往往较为复杂，在进行血小板培养时需要较多的操作和流程，导致生产和使用血小板的成本较高的问题。
本申请实施例是这样实现的，提供了一种血小板体外培养装置，所述血小板体外培养装置由第一导流层，中间层以及第二导流层叠合形成；所述第一导流层设置有第一层进料端、第一层出料端，所述第一层进料端用于将含有巨核细胞样品的第一类培养液导入所述第一导流层，所述第一层出料端用于将所述第一类培养液以及未被捕获的巨核细胞从所述第一导流层中导出；所述第一类培养液还用于促进巨核细胞被所述中间层固定或捕获；所述中间层位于所述第一导流层和所述第二导流层之间，所述中间层上设置有若干微孔，所述微孔用于捕获由所述第一类培养液中引入的巨核细胞并将其固定于所述微孔中；所述第二导流层设置有第二层进料端、第二层出料端，所述第二层进料端用于将第二类培养液导入至所述第二导流层，所述第二类培养液用于促进巨核细胞沿着微孔的方向延伸，并分化出血小板；所述第二类培养液和所述第一类培养液的流速不同，以对固定在中间层中的巨核细胞产生模拟生理环境的流体剪切力；所述第二层出料端用于将包含有血小板的所述第二类培养液从所述第二导流层中导出。
本申请实施例提供的血小板体外培养装置，能够将培养液中的巨核细胞进行吸附，并通过在巨核细胞的两侧制造出的液体流动时所形成的剪切力，促进巨核细胞快速分化出血小板，提高了血小板的产量，装置整体能够以相对低廉的成本，有效地对巨核细胞进行针对性培养，并使其产生大量的血小板，更适合推广和普及，有利于降低患者的医疗成本。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种血小板体外培养装置的立体剖视图；
图2为本申请实施例提供的一种血小板体外培养装置的俯视图；
图3为本申请实施例提供的另一种血小板体外培养装置的立体剖视图；
图4为本申请实施例提供的一种血小板体外培养装置的剖面图；
图5为本申请实施例提供的一种聚合物多孔薄膜中间层的示意图；
图6为本申请实施例提供的一种纸基复合微孔薄膜中间层的示意图；
图7为本申请实施例提供的一种含微孔薄膜的键合流道的示意图。
图中：10、第一导流层；11、第一层进料端；12、第一层出料端；13、透光段；20、中间层；21、微孔；30、第二导流层；31、第二层进料端；32、第二层出料端。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
需要指出的是，在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”等词应做广义理解，可以指指设立、布置、放置、装置、装配，但不限于此。
本申请实施例中所提到的方位用语，例如，“上”、“下”、“侧”、“顶”、“底”等，仅是参考附图的方向，因此，使用的方位用语是为了更好、更清楚地说明及理解本申请实施例，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。
术语“若干”是指一个或两个后两个以上。术语“和/或”是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。术语“第一”、“第二”等用词仅用于描述目的，而不能理解为暗示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多的该特征。
以下结合具体实施例对本申请的具体实现进行详细描述。
如图1所示，为本申请实施例提供的一种血小板体外培养装置的结构图的剖视图，所述血小板体外培养装置由第一导流层10，中间层20以及第二导流层30叠合形成；所述第一导流层10设置有第一层进料端11、第一层出料端12，所述第一层进料端11用于将含有巨核细胞样品的第一类培养液导入所述第一导流层10，所述第一层出料端12用于将所述第一类培养液以及未被捕获的巨核细胞从所述第一导流层10中导出；所述第一类培养液还用于促进巨核细胞被所述中间层20固定或捕获；
所述中间层20位于所述第一导流层10和所述第二导流层30之间，所述中间层20上设置有若干微孔21，所述微孔21用于捕获由所述第一类培养液中引入的巨核细胞并将其固定于所述微孔21中；
所述第二导流层30设置有第二层进料端31、第二层出料端32，所述第二层进料端31用于将第二类培养液导入至所述第二导流层30，所述第二类培养液用于促进巨核细胞沿着微孔的方向延伸，并分化出血小板；所述第二类培养液和所述第一类培养液的流速不同，以对固定在中间层20中的巨核细胞产生模拟生理环境的流体剪切力；
所述第二层出料端32用于将包含有血小板的所述第二类培养液从所述第二导流层30中导出。
在一个实施例中，基于上述装置进行血小板培养的方法为：
首先，在上层通道中加入第一培养液1mg/mL纤维蛋白原, 并持续流动30分钟，用于表面处理，减少细胞在流道表面的黏附，接着将巨核细胞及其培养液由进样口灌入，培养液可以有由sfem无血清造血干细胞培养基，50-100μg/ml人血小板生成素(humanthrombopoietin,htpo)、50μg/ml干细胞因子(stem cell factor,scf)组成。
下层第二培养液可以与上层相同，也可以加入适量促成熟因子、如谷氨酰胺、抗坏血酸(ascorbic acid)、青链霉素(penicillin-streptomycin，ps)、肝素(heparin)、人血小板生成素(human thrombopoietin,htpo)等。在促成熟因子作用于巨核细胞一段时间后，如30分钟至1小时后，通过泵在第二导流层施加一定流速，使的巨核细胞延伸出的血小板部分沿着流体流动的方向继续延伸，并从巨核细胞脱落，随流体流向第二导流层出口。
本领域技术人员可知，虽然目前也有一些体外培养巨核细胞产生血小板的设备或方案，但相较于人体自身，这些培养血小板方案一般仅能获得10%左右的血小板产出。而本申请发现，导致血小板产率较低的原因可能由于在人体的体内，血小板是由位于骨髓附近的巨核细胞产生，而巨核细胞在血流剪切力影响下，会沿血流方向延伸出一定的结构，同时释放出血小板，而目前的体外培养，普遍缺乏体内的血流剪切力和挤压力等，因而造成产率较低。流体层产生的流体剪切力对促进巨核细胞分化血小板有重要影响，因此，可以将流体剪切力可以在100-10,000 s-1之间，优选地，设为500-2,500 s-1，上层流道流速可以较低，用于导入细胞样品及其培养液，并静止一段时间，使得细胞有机会在狭缝中捕获或固定，下层流速大于上层流速，用以产生模拟生理血管中血液流产生的剪切力，从而刺激巨核细胞加速分化血小板。
本申请实施例提供的血小板体外培养装置，提供了一种更为接近人体自然的培养环境，能够利用流体的剪切力，将培养液中的巨核细胞吸附到中间层20的微孔21中，并设置了第一导流层10和第二导流层30，当液体在这两个导流层中流动时，位于中间层20的巨核细胞在其两侧的液体流动时所形成的剪切力和挤压力的作用下，能够快速分化出血小板，显著提高了血小板的产率。本装置整体能够以相对低廉的成本，有效地对巨核细胞进行针对性培养，并使其产生大量的血小板，更适合推广和普及，有利于降低患者的医疗成本。
在本申请的一个实例中，如图2所示，提供了一种血小板体外培养装置的俯视图，该装置的上层为第一导流层10，下层为第二导流层30，第一导流层10和第二导流层30之间为中间层20，如俯视图所示，上层进样口为第一层进料端11，上层出样口为第一层出料端12，下层进液口为第二层进料端31，下层出液口为第二层出料端32。
在本申请的一个实施例中，如图2所示，第一导流层10由多条平行布设的若干条状第一层导料通管组成，第二导流层30在第一导流层10的导料通管的相对侧设置有第二层导料通管，两层导料通管之间为中间层20。条状的导料通管能够模拟骨髓及血管环境的微流体系统，从而更加符合人体内环境，便于促进巨核细胞产生血小板。在培养区，可以采用透明材质的材料，以便于观测细胞培养的情况。
作为本申请的一种优选实施例，所述第二类培养液为以下物质中的一种或多种：同质细胞培养液、异质细胞培养液、刺激细胞生产的物质以及刺激细胞代谢的物质。
在本申请实施例中，上述同质细胞培养液、异质细胞培养液、刺激细胞生产的物质以及刺激细胞代谢的物质能够有效地促进巨核细胞更快地持久产出血小板，提高产率。
如图3所示，作为本申请的一种优选实施例，所述第一导流层10设置有透光段13，所述透光段13用于使显微成像设备直接观察所述中间层20和所述第一导流层10中的第一类培养液中的物质情况。
在本申请实施例中，透光段13可以由透光材质的材料制成，可以使用显微镜等通过透光段13对装置的透光层的状况，或第一导流层10中的物质状况进行观察。
作为本申请的一种优选实施例，所述微孔21的孔的直径可以为3~10微米。
在本申请实施例中，孔径为3~10微米的微孔21有利于固定巨核细胞。
作为本申请的一种优选实施例，所述第一层进料端11和/或所述第一层出料端12连接有流体泵，用于改变所述第一导流层10中所述第一类培养液的流速。
作为本申请的一种优选实施例，所述第二层进料端31和/或所述第二层出料端32连接有流体泵，用于改变所述第二导流层30中所述第二类培养液的流速。
在本申请实施例中，如图4所示，可以设置流体泵单独控制第一导流层10和第二导流层30的流动速度，并通过上、下层流路一起实现模拟更为真实的血流的剪切力，提高对细胞捕获狭缝中捕获的巨核细胞促进分化的效果。
作为本申请的一种优选实施例，所述微孔21的形态可以为直方柱、梯形柱或圆柱，进而能够更好地固定巨核细胞。
作为本申请的一种优选实施例，所述中间层20的材质为高分子薄膜、聚二甲基硅氧烷薄膜或纸基复合膜。
如图5所示，一个实施例中，中间层20由一种聚合物多孔薄膜构成，其孔径的直径为孔径5-7微米。
如图6所示，在一个实施例中，中间层20由一种纸基复合微孔薄膜构成，其孔径为孔径3-4微米。可以通过纸基及高分子复合材料形成随机微孔21作为中间捕获层，与上下流道通过激光焊接键合在一起。
如图7所示，提供了一种含微孔21薄膜的键合流道的示意图。在本申请实施例中，可以通过高分子聚合物形成均一的高密度微孔21作为中间捕获层，将其与上下流道板通过等离子体键合在一起。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种血小板体外培养装置，其特征在于，所述血小板体外培养装置由第一导流层，中间层以及第二导流层叠合形成；
所述第一导流层设置有第一层进料端、第一层出料端，所述第一层进料端用于将含有巨核细胞样品的第一类培养液导入所述第一导流层，所述第一层出料端用于将所述第一类培养液以及未被捕获的巨核细胞从所述第一导流层中导出；所述第一类培养液还用于促进巨核细胞被所述中间层固定或捕获；
所述中间层位于所述第一导流层和所述第二导流层之间，所述中间层上设置有若干微孔，所述微孔用于捕获由所述第一类培养液中引入的巨核细胞并将其固定于所述微孔中；
所述第二导流层设置有第二层进料端、第二层出料端，所述第二层进料端用于将第二类培养液导入至所述第二导流层，所述第二类培养液用于促进巨核细胞沿着微孔的方向延伸，并分化出血小板；所述第二类培养液和所述第一类培养液的流速不同，以对固定在中间层中的巨核细胞产生模拟生理环境的流体剪切力；
所述第二层出料端用于将包含有血小板的所述第二类培养液从所述第二导流层中导出。
2.根据权利要求1所述的血小板体外培养装置，其特征在于，所述第二类培养液为以下物质中的一种或多种：同质细胞培养液、异质细胞培养液、刺激细胞生产的物质以及刺激细胞代谢的物质。
3.根据权利要求1所述的血小板体外培养装置，其特征在于，所述第一导流层设置有透光段，所述透光段用于使显微成像设备直接观察所述中间层和所述第一导流层中的第一类培养液中的物质情况。
4.根据权利要求1所述的血小板体外培养装置，其特征在于，所述微孔的直径为3~10微米。
5.根据权利要求1所述的血小板体外培养装置，其特征在于，所述第一层进料端和/或所述第一层出料端连接有流体泵，用于改变所述第一导流层中所述第一类培养液的流速。
6.根据权利要求1所述的血小板体外培养装置，其特征在于，所述第二层进料端和/或所述第二层出料端连接有流体泵，用于改变所述第二导流层中所述第二类培养液的流速。
7.根据权利要求1所述的血小板体外培养装置，其特征在于，所述微孔的形态为直方柱、梯形柱或圆柱。
8.根据权利要求1所述的血小板体外培养装置，其特征在于，所述中间层的材质为高分子薄膜、聚二甲基硅氧烷薄膜或纸基复合膜。
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