CN117980463A - 细胞培养装置、使用该细胞培养装置的细胞培养方法以及包括该细胞培养装置的细胞培养孵箱 - Google Patents

细胞培养装置、使用该细胞培养装置的细胞培养方法以及包括该细胞培养装置的细胞培养孵箱 Download PDF

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Abstract

本公开一般地涉及生物技术领域，尤其涉及一种细胞培养装置、使用该细胞培养装置的细胞培养方法以及包括该细胞培养装置的细胞培养孵箱。细胞培养装置包括多个彼此相邻布置的细胞培养模块。每个细胞培养模块包括由两个或更多个流动通道连接的两个或更多个培养基容器。流动通道穿过布置在顶腔室下方的底腔室。顶腔室和底腔室被多孔隔膜隔开。底腔室具有底部，该底部布置成高于每个培养基容器的底部。在这种装置配置中，可以通过将装置置于摇摆平台上或将装置连接于气泵，在每个细胞培养模块的培养基容器之间灌注和调节培养基的流动。此外，如此配置的装置可以在体外条件不变和受控的情况下在细胞培养模块中的多孔隔膜的基基底表面上培养相同或不同类型的细胞。细胞在多孔隔膜的基基底表面上的沉积可以在不必倒置装置和在培养基中使用高浓度细胞的情况下提供。

Description

细胞培养装置、使用该细胞培养装置的细胞培养方法以及包 括该细胞培养装置的细胞培养孵箱
技术领域
本公开一般地涉及生物技术领域。特别地，本公开涉及细胞培养装置、使用该细胞培养装置的细胞培养方法以及包括该细胞培养装置的细胞培养孵箱。
背景技术
细胞培养技术(Cell culture)或细胞培养(cell cultivation)包括在体外受控条件下在活体外生长所需类型的细胞以维持细胞生长和生存力。细胞培养广泛用于不同的生物技术分支，包括细胞生物学、组织工程、生物医学工程、细胞分化研究、基于细胞的生物传感器、细胞-细胞相互作用、细胞信号传导、细胞迁移、生理学和病理生理学研究等。
为培养细胞创造的环境条件应该尽可能类似于相同细胞在体内经历的条件。这可以通过在大容器如培养皿、旋转瓶和摇瓶等中进行细胞培养来实现。然而，这些容器提供的细胞培养条件不能真正代表所培养细胞的体内环境。此外，由于这些容器具有大的体积，它们消耗大量的试剂、培养基、化学品等，从而使得难以控制和/或改变细胞培养条件。
随着微流体的出现，已经开发了被配置成在均匀且受控的体外条件下培养各种类型的细胞(如贴壁和非贴壁细胞)的新装置和方法。与基于上述容器的常规细胞培养方法不同，微流体细胞培养方法可提供连续的营养物(培养液或培养基)供应、废物去除、时间安排的灵活性和高自动化能力。流体消耗较少、它们的体积小以及因此细胞培养的时间和成本降低使得这些微流体方法对于细胞试验(cell-based assays)特别有意义。微流体细胞培养设备的主要目标是精密地模拟体内细胞微环境并保持可重复结果的简单性。
然而，目前的微流体细胞培养设备的限制因素是它们的低通量和与可用的液体处理系统和成像系统的不相容性，这是由于微流体通道的离散布置和有限数量。此外，当前的微流体细胞培养设备中的流体流动控制通常限于一种方法，并且不够灵活以适应不同的资源设置和不同的细胞试验。
发明内容
提供本公开内容是为了以简化的形式介绍一些概念的选择，这些概念将在以下具体实施方式中进一步描述。本公开内容不旨在确定本公开的关键特征，也不旨在用于限制本公开的范围。
本公开的目的是提供一种能够实现高通量微流体细胞培养的技术方案。
上述目的通过所附权利要求中的独立权利要求的特征来实现。从从属权利要求、具体实施方法和附图中，进一步的实施方式和实施例是显而易见的。
根据第一方面，提供了一种细胞培养装置。该装置包括多个彼此相邻排列的细胞培养模块。所述多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块包括至少两个培养基容器、第一腔室、第二腔室、隔膜以及至少两个流动通道。至少两个培养基容器中的每一个都具有顶部和底部，其中顶部具有培养基入口，底部具有培养基出口。第一腔室设置在至少两个培养基容器之间，使得第一腔室和至少两个培养基容器在第一方向上彼此对齐。第二腔室布置在第一腔室下方并且在第二方向上与第一腔室对齐。第二方向垂直于第一方向。第二腔室具有底部，该底部具有至少两个侧孔。第二腔室的底部设置成高于所述至少两个培养基容器中的每一个的底部。所述隔膜具有形成在其中的通孔，并且布置在所述第一腔室和所述第二腔室之间，使得所述第一腔室和所述第二腔室经由所述通孔彼此流体连通。至少两个流动通道中的每一个将至少两个培养基容器之一的底部出口连接到第二腔室底部的至少两个侧孔中的一个。所述装置还包括流动驱动单元，所述流动驱动单元配置成使所述培养基在所述多个细胞培养模块的每个细胞培养模块中经由所述至少两个流动通道和所述第二腔室在所述至少两个培养基容器之间流动。利用这种配置，细胞培养装置可以在均匀且受控的体外条件下在细胞培养模块中的多孔隔膜的基底(即，底部)表面上培养相同或不同类型的细胞。此外，可以提供细胞在多孔隔膜的基基底表面上的沉积，而不必倒置装置或在培养基中使用高浓度的细胞来使细胞结合并覆盖该隔膜。
在第一方面的一个实施方式中，所述多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块中的第一腔室被实施为无底中空管。利用该第一腔室，可以将细胞沉积在多孔隔膜的顶端(即，顶)表面上。沉积在多孔隔膜顶端表面上的细胞与沉积在多孔隔膜基底表面上的细胞相比可以是相同或其它类型的。因此，如此配置的第一腔室可以允许在多孔隔膜的顶端表面上沉积细胞单层，并研究沉积在隔膜的基底表面和顶端表面上的细胞的相互作用。此外，利用这种配置，第一腔室制造起来更容易且更便宜。
在第一方面的一个实施方式中，多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块中的第一腔室被实施为具有弯曲或成角度的底部的中空管。在该实施方式中，弯曲或成角度的底部具有至少一个腔和形成在至少一个腔的每一个中的至少一个孔。利用该第一腔室，可以将细胞沉积在多孔隔膜的顶端表面的分离部分上。第一腔室的这种配置对于在多孔隔膜的顶端表面上形成相似或不同的被研究颗粒(例如，类器官或球状体)并研究它们与沉积在多孔隔膜的基底表面上的细胞的相互作用特别有用。
在第一方面的一个实施方式中，弯曲或成角度的底部从外侧用细胞粘附增强层涂覆，使得至少一个腔的至少一个孔保持开放。细胞粘附增强层可由亲水性材料(例如，I型胶原蛋白)制成。利用这种涂层，细胞可以在第一腔室的底部外侧凝集，并且进一步附着到多孔隔膜的顶端表面上。因此，该涂层允许在实验中使用较少的细胞，并且允许细胞更精确地沉积在多孔隔膜的顶端表面上。反过来，较少的细胞数量也意味着较少的细胞死亡，或者换句话说，细胞培养中更健康的细胞，因为死细胞倾向于释放促进凋亡的因子。
在第一方面的一个实施方式中，第二腔室具有落入50μm至150μm范围内的高度。通过使用这种第二腔室，可以使根据第一方面的细胞培养装置更紧凑。
在第一方面的一个实施方式中，多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块中的第二腔室从内侧用细胞粘附增强层涂覆。细胞粘附增强层可以由亲水性材料(例如，I型胶原蛋白)制成。通过这样的涂层，细胞可以更有效地附着到多孔隔膜的基基底表面上。因此，该涂层允许在实验中使用较少的细胞，并且允许细胞更精确地沉积在多孔隔膜的基基底表面上。反过来，较少的细胞数量也意味着较少的细胞死亡，或者换句话说，细胞培养中更健康的细胞，因为死细胞倾向于释放促进凋亡的因子。
在第一方面的一个实施方式中，多个细胞培养模块的至少一个细胞培养模块中的至少两个流动通道中的每一个从内侧用细胞粘附增强层涂覆。细胞粘附增强层可由亲水性材料(例如，I型胶原蛋白)制成。通过使用粘附增强层，细胞在流动通道的侧面(以及在第二腔室和多孔隔膜的侧面)上的附着变得更强，细胞增殖适合于被建模的组织，并且细胞活力更好。选择正确的粘附增强层也在细胞类型之间的适当通讯中起作用。因此，该涂层允许在实验中使用较少的细胞，并且允许细胞更精确地沉积在多孔隔膜的基基底表面上。反过来，较少的细胞数量也意味着较少的细胞死亡，或者换句话说，细胞培养中更健康的细胞，因为死细胞倾向于释放促进凋亡的因子。
在第一方面的一个实施方式中，流动驱动单元配置成使培养基在多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块中通过以下方式在至少两个培养基容器之间流动：
-将压缩气体或加压空气供应至所述至少两个培养基容器中的每一个的入口；或
-以规则的时间间隔或基于所述至少两个培养基容器中的每一个中的培养基的水平，将所述培养基从所述至少两个培养基容器中的一个培养基容器移液至所述至少两个培养基容器中的另一个培养基容器；或者
-周期性地摇动所述多个细胞培养模块。
因此，与目前的微流体细胞培养设备不同，根据第一方面的细胞培养装置与不同的流动控制装置，即气动泵致动的流动控制和无泵流动控制(其通过摇动多个细胞培养模块的重力或通过培养基移液而提供)兼容。
在第一方面的一个实施方式中，所述多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块中的至少两个培养基容器中的每一个都被实施为中空管。利用这种配置，培养基容器的制造更容易且更便宜。
在第一方面的一个实施方式中，所述至少两个培养基容器中的每一个的底部具有正锥形轮廓。通过采用这种配置的培养基容器，即使当装置倾斜时，也可以使容纳在培养基容器中的全部培养基朝向第二腔室流到底部，从而没有培养基留在培养基容器中。这也有助于减少需要沉积或生长在多孔隔膜的基基底表面上的细胞的数量。另外，培养基容器的这种配置可以允许在每个细胞培养模块中实现最佳流速。
在第一方面的一个实施方式中，多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块还包括布置在第一腔室中的第一电极和布置在第二腔室中的第二电极。这些电极可以用于不同的目的。例如，它们可以用于将电脉冲馈送到存在于第一和第二腔室中的肌肉或神经细胞，或者耦合到各种类型的其它传感器。更具体地说，这些电极可以用于进行实时的跨上皮/跨内皮电阻(TEER)测量；在这种情况下，信号可以由外部控制单元读出。
在第一方面的另一个实施方式中，多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块还包括布置在至少两个培养基容器中的一个或多个中的第一电极和布置在第一腔室中的第二电极。第一和第二电极的这种布置也可用于执行例如TEER测量。
在第一方面的一个实施方式中，多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块还包括布置在第一腔室中的至少两个第三电极。第三电极可以布置在第一腔室内的相同壁上或相对壁上。这些电极可用于在第一腔室中执行液体/介质水平测量。
在第一方面的一个实施方式中，所述多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块还包括嵌入所述隔膜中的至少两个第四电极。这些电极可以用于例如向沉积在隔膜的顶端表面和/或基基底表面上的细胞提供不同的刺激信号。
在第一方面的一个实施方式中，多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块还包括在第一腔室或第二腔室中的氧传感器、pH传感器和CO2传感器中的至少一种。这些传感器能够实时测量对细胞行为至关重要的参数。
在第一方面的一个实施方式中，至少两个流动通道中的每一个至少部分地以相对于第一方向的倾斜角度延伸。在本实施方式中，倾斜角度在5度至45度的范围内。利用这种倾斜的流动通道，可以实现适当的流动特性，并且因此改善细胞向第二腔室的递送。
在第一方面的一个实施方式中，隔膜的通孔具有落入0.2μm至10μm范围内的平均孔径。通过在该范围内改变平均孔径，可以研究沉积在隔膜的顶端表面和基底表面中的一个或每一个上的不同尺寸的细胞的行为。
在第一方面的一个实施方式中，多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块中的至少两个流动通道中的每一个具有朝向第二腔室增加的可变通道高度和可变通道宽度。利用这种流动通道的配置，可以改善每个细胞培养模块中的流动特性，从而改善细胞向第二腔室的递送，并因此细胞附着到多孔隔膜的基基底表面。
在第一方面的一个实施方式中，可变通道宽度朝向第二腔室逐渐增加。这可以允许实现培养基在流动通道中的层流的更好保持。
在第一方面的一个实施方式中，多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块中的至少两个流动通道中的每一个都包括第一通道部分和第二通道部分。第一通道部分从至少两个培养基容器之一的底部的出口延伸，并平行于第一方向。第二通道部分将第一通道部分连接到第二腔室的至少两个侧孔之一。第二部分相对于第一方向倾斜。利用流动通道的这种配置，可以改善每个细胞培养模块中的流动特性，从而改善向第二腔室的细胞递送。
根据第二方面，提供了一种细胞培养孵箱。所述细胞培养孵箱包括根据第一方面的细胞培养装置，以及移液站，所述移液站配置成将培养基进料至所述多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块中的至少两个培养基容器中的每一个。通过这种配置，细胞培养孵箱可以在体外条件不变和受控的情况下在细胞培养模块的多孔隔膜上培养相同或不同类型的细胞。此外，细胞在多孔隔膜的基基底表面上的沉积可以在不必倒置细胞培养装置或在培养基中使用高浓度的细胞以使细胞结合并覆盖隔膜的情况下提供。
根据第三方面，提供了一种使用根据第一方面的细胞培养装置进行细胞培养的方法。该方法开始于将培养基提供到多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块中的至少两个培养基容器中的一个培养基容器的步骤。然后，该方法进行到通过流动驱动单元使培养基在预定时间段内从多个细胞培养模块的每个细胞培养模块中的至少两个培养基容器中的所述一个培养基容器流到至少两个培养基容器中的其余培养基容器的步骤。所述预定时间段基于培养基来选择。通过这样做，可以在相同和受控的体外条件下在细胞培养模块的多孔隔膜上培养相同或不同类型的细胞。此外，细胞在多孔隔膜的基基底表面上的沉积可以在不必倒置细胞培养装置或在培养基中使用高浓度的细胞以使细胞结合并覆盖隔膜的情况下提供。
在第三方面的一个实施方式中，所述方法还包括，在使培养基流动的步骤期间，经由第一腔室向多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块中的隔膜进料另一种培养基的步骤。通过这样做，可以在多孔隔膜的基底表面上培养第一种类型的细胞，并在多孔隔膜的顶端表面上培养不同的第二种类型的细胞，从而产生不同的细胞共培养物。
在第三方面的一个实施方式中，通过在预定时间段内向多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块中的至少两个培养基容器施加正压，使培养基流动。通过这样做，可以在每个细胞培养模块中提供适当的培养基流动，从而改善每个细胞培养模块中的多孔隔膜上的细胞培养。
在第三方面的另一个实施方式中，通过在预定时间段内向多个细胞培养模块的每个细胞培养模块中的至少两个培养基容器中的所述一个培养基容器施加正压，使培养基流动，同时对至少两个培养基容器中的其余培养基容器加盖。通过这样做，可以在每个细胞培养模块中提供适当的培养基流动，从而改善每个细胞培养模块中的多孔隔膜上的细胞培养。
在第三方面的另一个实施方式中，多个细胞培养模块的每个细胞培养模块中的至少两个培养基容器包括第一培养基容器和第二培养基容器。在该实施方式中，通过以下方式使培养基流动：
-向所述多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块中的所述第一培养基容器施加第一正压达所述预定时间间隔，同时对所述第二培养基容器加盖；以及
-向所述多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块中的所述第二培养基容器施加第二正压达所述预定时间间隔，同时对所述第一培养基容器加盖。
通过这样做，可以在每个细胞培养模块中提供适当的培养基流动，从而改善每个细胞培养模块中的多孔隔膜上的细胞培养。
根据第四方面，提供了一种通过使用根据第一方面的细胞培养装置进行细胞培养的方法。该方法开始于将培养基提供至多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块中的至少两个培养基容器中的一个或多个培养基容器的步骤。然后，所述方法进行到通过流动驱动单元使培养基从多个细胞培养模块的每个细胞培养模块中的至少两个培养基容器中的所述一个或多个培养基容器流动到第二腔室的步骤。然后，进入将细胞培养装置置于倒置位置的步骤。接着，该方法进行到在倒置位置将细胞培养装置培养预定时间段的步骤。所述预定时间段基于培养基来选择。通过这样做，可以在相同和受控的体外条件下在细胞培养模块的多孔隔膜上培养相同或不同类型的细胞。虽然通过倒置细胞培养装置提供细胞在多孔隔膜的基基底表面上的沉积，但是根据第四方面的方法不需要在培养基中使用高浓度的细胞来使细胞结合并覆盖该隔膜。
在第四方面的一个实施方式中，所述方法还包括，在使培养基流动的步骤期间，经由第一腔室向多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块中的隔膜进料另一种培养基的步骤。通过这样做，可以在多孔隔膜的基底表面上培养第一种类型的细胞，并在多孔隔膜的顶端表面上培养不同的第二种类型的细胞，从而产生不同的细胞共培养物。
在第四方面的一个实施方式中，所述培养基包括人脑血管内皮细胞，并且所述另一种培养基包括人星形胶质细胞。通过使用这些类型的细胞，可以产生人造血脑屏障(BBB)或产生模仿人类的人造BBB。
在阅读以下详细描述并查看附图之后，本公开的其它特征和优点将是显而易见的。
附图说明
下面参考附图解释本公开，其中：
图1示出了根据一个示例性实施方式的细胞培养装置的框图；
图2A-2C示出了根据第一示例性实施方式的图1所示装置中包括的细胞培养模块的不同示意图，即：图2A示出了细胞培养模块的示意性立体图，图2B示出了细胞培养模块的示意性侧视图，并且图2C示出了细胞培养模块的示意性俯视图；
图3示出了在图2B中由椭圆A界定的区域内截取的细胞培养模块的两个流动通道之一的截面图；
图4示出了表示图2A-2C所示细胞培养模块的一个可能实施例的层状结构的示意性分解图；
图5A-5C示出了根据第二个示例性实施方式的图1所示装置中包括的细胞培养模块的不同示意图，即：图5A示出了细胞培养模块的示意性立体图，图5B示出了细胞培养模块的示意性侧视图，并且图5C示出了细胞培养模块的示意性俯视图；
图6示出了根据一个示例性实施方式的细胞培养孵箱的框图；
图7示出了通过使用根据第一个示例性实施方式的图1所示的装置进行细胞培养的方法的流程图；以及
图8示出了通过使用根据第二个示例性实施方式的图1所示装置进行细胞培养的方法的流程图；以及
图9A和9B示出了根据图8所示的方法通过使用图1所示的装置的BBB模型的共焦图像。
具体实施方式
参考附图进一步更详细地描述本公开的各种实施方式。然而，本公开可以以许多其他形式来实施，并且不应被解释为限于以下描述中讨论的任何特定结构或功能。相反，提供这些实施方式是为了详细和完整地描述本公开。
根据详细描述，对于本领域技术人员将显而易见的是，本公开的范围涵盖本文公开的其任何实施方式，而不管该实施方式是独立地实现还是与本公开的任何其它实施方式一致地实现。例如，本文公开的装置和/或方法可以使用本文提供的任何数量的实施方式在实践中实现。此外，应当理解，本公开的任何实施方式可以使用所附权利要求中呈现的一个或多个元素来实现。
词语“示例性”在本文中以“用作说明”的含义使用。除非另有说明，否则本文描述为“示例性”的任何实施方式不应解释为优选的或具有优于其它实施方式的优点。
为了方便起见，在本文中可以使用诸如“左”、“右”、“顶”、“底”、“上方”、“下方”、“顶端”、“基底”等的任何定位术语来描述根据附图的一个元件或特征与一个或多个其它元件或特征的关系。应当清楚，除了图中所示的取向之外，定位术语还意图涵盖本文所公开的结构和装置的不同取向。作为一个实施例，如果人们想像地顺时针旋转图中的结构或装置90度，则描述为相对于其它元件或特征“顶”和“底”的元件或特征将分别相对于其它元件或特征“右”和“左”定向。因此，本文所使用的定位术语不应被解释为对本公开的任何限制。
此外，尽管诸如“第一”、“第二”等的数字术语可在本文中用于描述各种实施方式、元件或特征，但应理解，这些实施方式、元件或特征不应受到此数字术语的限制。此数字术语在此仅用于将一个实施方式、元件或特征与另一实施方式、元件或特征区分开。例如，在不脱离本公开的教导的情况下，下面讨论的第一腔室可以被称为第二腔室，反之亦然。
在本文公开的实施方式中，细胞可以指生物细胞，例如植物细胞、动物细胞(例如，哺乳动物细胞)、细菌细胞、真菌细胞等。哺乳动物细胞可以来自例如人、小鼠、马、山羊、绵羊、牛、灵长类动物等。
如本文公开的实施方式中所用，培养基，也称为生长培养基，可以指设计用于支持细胞在人工环境中，即体外生长的液体、悬浮液或凝胶。存在适合于生长不同类型细胞的不同类型培养基。通常，培养基可以分为两个主要类别：天然培养基和合成培养基。天然培养基是那些来源于组织提取或动物体液，如血浆、淋巴和血清的培养基。合成培养基是使用各种有机和无机化合物产生的那些。此外，培养基本身可以包括细胞、细胞体(例如类器官)、脂质颗粒，包括天然的或工程化的(例如，各种设计的外体小囊泡、液泡、胶束或脂质颗粒、病毒颗粒、纳米颗粒等)。
在本文公开的实施方式中，细胞培养装置可以指具有通过微通道连接的各个孔(例如，容器、腔室等)的装置，其中流体(即，培养基)在其通过微通道的流动中将表现出微流体行为。在本技术领域中，这种细胞培养装置也称为微流体芯片。由细胞培养装置进行的微流体细胞培养通常涉及细胞培养、维持和微尺度流体体积的扰动。微流体细胞培养普及的原因是经济和科学的。微流体芯片具有体外细胞培养(高通量、平行实验、实验可以由实验者自行决定进行，不需要专门的基础设施和人员等)的优点，具有体内类似性能。例如，在小鼠模型中，药物实际上被选择用于小鼠，而不是人。通过使用人细胞，对人进行药物筛选。因此，使用人源化微流体细胞和组织培养物筛选药物候选物减少了临床前试验时间，并且进入临床测试的那些药物更适合人类。这可以降低副作用的可能性并增加显示功效的机会，导致临床试验中较少的失败。
在本文公开的实施方式中，细胞培养装置的每个微通道也称为流动通道，并且可以涉及具有低于1mm的水力直径并且用于流体连接细胞培养装置的孔的亚毫米级通道。换句话说，微通道或流动通道通常表示被配置成以微尺度体积传递不同流体的通道，所述不同流体例如培养基(例如细胞悬浮液)、试剂或凝胶。微通道可以被成形为使得其具有取决于特定应用的适当的流动特性(例如，流速)。例如，微通道可具有矩形(例如正方形)或圆形横截面，以及是直的、弯曲的或朝向所需方向倾斜的。
微流体细胞培养可涉及使用夹在微通道内的两个流动层之间或培养室与微通道之间的多孔隔膜用于细胞沉积。然而，迄今为止已知的基于隔膜的细胞培养装置的缺点是低通量和与可用的液体处理系统(例如，微量滴定板形式)和成像系统不相容。此外，在这样的装置中的流动控制通常限于一种方法，并且不够灵活以适应不同的资源设置。此外，在目前的细胞培养装置中，细胞仅在非常高的细胞浓度、液体流动控制下和通过倒置细胞培养装置，细胞才可能沉积在多孔隔膜的基底(即，底部)表面上。
本文公开的示例性实施方式提供了允许减轻或甚至消除现有技术的缺点的技术方案。特别地，本公开的技术方案提供了一种细胞培养装置，包括多个彼此相邻设置的细胞培养模块。每个细胞培养模块包括由两个或更多个流动通道连接的两个或更多个培养基容器。流动通道穿过基底腔室，基底腔室布置在顶端腔室下方。顶端腔室和基底腔室被多孔隔膜隔开。基底腔室具有底部，该底部布置成高于每个培养基容器的底部。在这种装置配置中，可以通过将装置置于摇摆平台上或将装置与气泵相连，在每个细胞培养模块的培养基容器之间灌注和调节培养基的流动。此外，如此配置的装置可以在均匀且受控的体外条件下在细胞培养模块中的多孔隔膜的基基底表面上培养相同或不同类型的细胞。细胞在多孔隔膜的基基底表面上的沉积可以在不必倒置装置和在培养基中使用高浓度细胞的情况下提供。
图1显示了根据一个示例性实施方式的细胞培养装置100的框图。装置100用于上述微流体细胞培养。如图1所示，装置100包括细胞培养板102和与细胞培养板102连接的流动驱动单元104。细胞培养板102包括多个细胞培养模块106，并且可以配置成适配标准的96、384或1536微量滴定板。流动驱动单元104配置成使培养基在每个细胞培养模块106中流动，如将在下面更详细地描述的。应当注意，图1所示的构成装置100的结构元件的数量、布置和相互连接不是对本发明的任何限制，而仅仅是用于提供如何在装置100内实现结构元件的总体构思。例如，细胞培养板102可以用两个或更多个细胞培养板代替，并且流动驱动单元104可以用两个或更多个流动驱动单元代替，每个流动驱动单元被配置成控制一个细胞培养板中的培养基流动。
图2A-2C示出了根据第一示例性实施方式的装置100中包括的细胞培养模块106的不同示意图。更具体地说，图2A示出了细胞培养模块106的示意性立体图，图2B示出了细胞培养模块106的示意性侧视图，并且图2C示出了细胞培养模块106的示意性俯视图。如图2A-2C所示，细胞培养模块106包括第一培养基容器202、第二培养基容器204、第一(顶端或顶)腔室206、第二(基底或底)腔室208、第一流动通道210、第二流动通道212以及隔膜214。还应注意，本公开不限于所示的细胞培养模块106的结构元件的数量、布置和相互连接。在一些实施方式中，可以有多于两个培养基容器，从而导致多于两个流动通道。在其它实施方式中，在两个培养容器之间可以有两个以上的顶端腔室和两个以上的基底腔室，从而也增加了通过顶端腔室和基底腔室连接两个培养容器的流动通道的数量。
第一培养基容器202具有顶部和底部，顶部具有培养基入口216，底部具有培养基出口218。类似地，第二培养基容器204具有顶部和底部，顶部具有培养基入口220，底部具有培养基出口222。第一和第二培养基容器202和204可以实施为相同的中空管。虽然图2A和2C示出了第一和第二培养基容器202和204中的每一个都具有圆形横截面，但是这不应当被解释为对本公开的任何限制；在一些实施方式中，如果需要并且取决于特定应用，任何其它横截面形状，诸如多边形、椭圆形等，都是可能的。此外，第一和第二培养基容器202和204中的每一个的底部可以具有不同的轮廓，例如，如图2A和2B所示的正向锥形轮廓。
第一腔室206布置在第一和第二培养基容器202和204之间，使得第一腔室206以及第一和第二培养基容器202和204在第一(水平)方向上彼此对齐。第一腔室206可以实施为无底中空管，例如具有正向锥形轮廓(如图2A和2B所示)或具有均匀横截面。再次，第一腔室206的所示圆形横截面仅用于说明性目的，且不应被视为对本公开的任何限制。
第二腔室208布置在第一腔室206下方并且在第二(竖直)方向上与第一腔室206对齐。第二腔室208可具有与第一腔室206的横截面相对应的横截面。第二腔室208具有底部，该底部具有两个或多个侧孔(图2A-2C中未示出)。如图2A-2C所示，第二腔室208的尺寸明显小于第一腔室206。例如，如果第一腔室具有约7mm的高度，则第二腔室208的高度可以落在50μm至150μm的范围内(在高于150μm的高度值下，第二腔室208可能损失微流体性质)。第一和第二腔室206和208的这种高度值(除了容器202和204的高度之外)使得细胞培养模块106更紧凑，从而减小了装置100的总尺寸。
隔膜214具有通孔(参见图2C)并且布置在第一腔室206和第二腔室208之间，使得第一腔室206和第二腔室208经由隔膜214的通孔彼此流动连通。隔膜214可以由硅树脂、塑料、蛋白质、天然聚合物、人造聚合物(例如，聚酯(PET))、金属聚合物或碳水化合物(例如，纤维素)构成，并且可以通过使用以下方法中的一种来形成：光刻、冲压、铸造、静电纺丝或原位聚合。通孔可具有不同的横截面形状，例如三角形、矩形、正方形、椭圆形或多边形(例如六边形)。通孔的多边形截面形状可以指凸多边形或凹多边形。在一些其它实施方式中，通孔可具有不同的横截面形状，例如上述横截面形状中的两种或更多种的任何组合(例如，圆形和正方形横截面形状的组合)。此外，每个通孔可具有在预定范围值内变化的孔径。例如，孔径可以从0.2μm到10μm变化。通常，基于待沉积在隔膜214上的具体细胞来选择孔径(以及通孔之间的间距)的预定范围值。更特别地，孔径可以大于或小于待沉积在隔膜上的细胞的尺寸。例如，如果孔径小于细胞尺寸，则可以防止细胞在隔膜214的基基底表面和顶端表面之间迁移。
第一和第二流动通道210和212是微通道，其提供了培养基在第一和第二培养基容器202和204之间通过第二腔室208的通道。特别地，第一流动通道210将第一培养基容器202底部的出口218连接到布置在第二腔室208底部左侧上的一个或多个侧孔。第二流动通道212将第二培养基容器204底部的出口222连接到布置在第二腔室208底部右侧上的一个或多个侧孔。第一和第二流动通道210和212中的每一个可具有允许实现所需流动特性(例如，适当的流速)的纵向截面和横截面。例如，第一流动通道210和第二流动通道212中的每一个可具有朝向第二腔室208增加(例如，逐渐地)的可变通道高度和可变通道宽度。
图3示出了在图2B中由椭圆A界定的区域内截取的细胞培养模块106的第二流动通道212的截面图。应注意，第一流动通道210具有类似的截面图(只需要镜像所示的截面图)。如图3所示，第二流动通道212包括第一通道部分300和第二通道部分302。第一通道部分300从第二培养基容器204的底部的出口222延伸，并且平行于第一(水平)方向。第二通道部分302将第一通道部分300连接到布置在第二腔室208的右侧上的侧孔(图3中未示出)。第二通道部分向上倾斜(即，与第一方向成倾斜角α)，使得第二腔室208的底部布置成高于第二培养基容器204的底部(即，高于出口222的端部)。第二通道部分302的这种倾斜由支撑第二腔室208的小“山”304提供。第二通道部分302相对于第一(水平)方向的倾斜角α优选地落在5度至45度的范围内，以提供适当的流动特性。在另一个实施方式中，第一和第二流动通道210和212中的每一个可以从相应的培养基容器的出口开始以倾斜角α完全向上倾斜(即，可以没有平行于第一(水平)方向的第一通道部分)。
在一个实施方式中，第二腔室208、第一流动通道210和第二流动通道212中的每一个可以从内部用细胞粘附增强层涂覆。细胞粘附增强层可以由亲水性材料制成。亲水性材料的一些非限制性实施例可以包括基质胶、纤连蛋白、透明质酸、不同类型的胶原蛋白(例如，适于基于装置100产生血脑屏障细胞培养模型的I型胶原蛋白)、层粘连蛋白、腱蛋白、弹性纤维、具有许多不同分子的纳米纤维素。这种细胞粘附增强层允许在实验中使用更少的细胞，并且允许细胞更精确地沉积在隔膜214的基基底表面上。
图4示出了表示细胞培养模块106的一个可能实施例的分层结构400的示意性分解图。如图4所示，分层结构400包括第一层402、第二层404和第三层406。第一层402包括第一和第二培养基容器202和204，以及第一腔室206。第二层404包括布置在隔膜214正下方的第二腔室208，以及流动通道210和212。隔膜214布置在第一腔室206和第二腔室208之间，以经由通孔提供它们之间的流体连通。此外，流动通道210和212的入口分别布置在培养基容器202和204的出口218和222(图4中未示出)的正下方，以分别提供容器202和204与流动通道210和212之间的流体连通。第三层406包括小“山”304，其被形成为使得提供流动通道210和212中的每一个的适当倾斜角α。应注意，第一层402、第二层404和第三层406中的每一者可由室温硫化(RTV)硅酮(例如，RTV615)或聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成。此外，层402-406可以通过使用粘合剂或等离子体结合以图4所示的顺序彼此连接。如此配置的细胞培养模块106可以通过使用相同的粘合剂或等离子体结合而彼此连接，以实现装置100的细胞培养板102。
图5A-5C示出了根据第二示例性实施方式的装置100中包括的细胞培养模块106的不同示意图。更具体地，图5A示出了细胞培养模块106的示意性立体图，图5B示出了细胞培养模块106的示意性侧视图，并且图5C示出了细胞培养模块106的示意性俯视图。如图5A-5C所示，细胞培养模块106包括第一培养基容器502、第二培养基容器504、第一(顶端或顶)腔室506、第二(基底或底)腔室508、第一流动通道510、第二流动通道512以及隔膜514。第一培养基容器502具有带有培养基入口516的顶部和带有培养基出口518的底部。类似地，第二培养基容器504具有带有培养基入口520的顶部和带有培养基出口522的底部。还应注意，本公开不限于所示的细胞培养模块106的结构元件的数量、布置和相互连接。通常，第一培养基容器502、第二培养基容器504、第二腔室508、第一流动通道510、第二流动通道512和隔膜514可以分别以与第一培养基容器202、第二培养基容器204、第二腔室208、第一流动通道210、第二流动通道212和隔膜214相同或相似的方式来实现。
同时，与第一腔室206不同，第一腔室506可以被实现为具有弯曲或成角度的底部的中空管。如图5A-5C所示，第一腔室506的弯曲或成角度的底部包括九个腔524，每个腔都设置有一个或多个孔，使得第一腔室506和第二腔室508经由隔膜514的通孔流体连通。对于本领域技术人员来说，显而易见的是，所示的腔524的数量、形状和布置仅用于说明性目的，并且不应被解释为对本公开的任何限制。例如，可以存在具有单个孔的单个腔524。通常，一个或多个腔524的配置取决于具体应用(例如，要在隔膜514的顶端表面上形成的多个类器官和/或球状体)。在一个实施方式中，第一腔室506的弯曲或成角度的底部可以从外部用细胞粘附增强层涂覆，使得腔524的孔保持开放。细胞粘附增强层可以与根据细胞培养模块106的第一实施方式的前述细胞粘附增强层相同。
返回参考图1，流动驱动单元104被配置成使培养基在细胞培养板102的每个细胞培养模块106中在第一和第二培养基容器202(502)和204(504)之间流动。在一个实施方式中，流动驱动单元104可以是摇动平台，其被配置成周期性地摇动细胞培养板102，从而提供培养基流。在另一个实施方式中，流动驱动单元104可以是气动泵，其配置为用于将压缩气体或加压空气供应至细胞培养板102的每个细胞培养模块106中的第一和第二培养基容器202(502)和204(504)中的每一个的入口，从而使培养基在其中流动。在又一个实施方式中，流动驱动单元104可以被配置成通过以规律的时间间隔或基于每个容器中培养基的水平将培养基从第一培养基容器202(502)移液至第二培养基容器204(504)或反之亦然，使培养基在细胞培养板102的每个细胞培养模块106中流动。因此，与目前的微流体细胞培养设备不同，装置100可以与至少三种不同的上述流量控制方法兼容。
在一个实施方式中，装置100可进一步包括多种电极。这些电极可以用于不同的目的，并且它们在装置100内的布置取决于它们用于何种目的。在一个实施方式中，细胞培养板102的一个或多个细胞培养模块可包括布置在第一腔室206(506)中的第一电极和布置在第二腔室208(508)中的第二电极。在另一个实施方式中，第一电极可布置在一个或多个培养模块106中的第一培养基容器202(502)和/或第二培养基容器204(504)中，而第二电极可布置在一个或多个细胞培养模块106的第一腔室206(506)中。具有第一和第二电极的这两个实施方式可以例如用于执行实时跨上皮/跨内皮电阻(TEER)测量。在这种情况下，第一电极和第二电极可以连接到外部控制单元。
另外或替代地，装置100可进一步包括两个或更多个第三电极，其布置在一个或多个细胞培养模块106的第一腔室206(506)中。这些第三电极可设置在腔室壁上，用于测量第一腔室206(506)内的流体水平。在这种情况下，第三电极可以与流体/培养基直接接触以通过进行电导率测量来确定流体水平，或者可以嵌入到腔室壁中(例如，彼此相距0.5mm-2mm的距离)以通过测量第三电极中的电感或电容变化来确定流体水平。同时，两个第三电极可彼此相对排布，使得两个第三电极中的一个用于发射超声波，两个第三电极中的另一个用于接收通过第一腔室206(506)内部的超声波(这些超声测量可与雷达测量一样进行)。
另外或替代地，装置100可进一步包括两个或更多个第四电极，其嵌入一个或多个细胞培养模块106的隔膜214(514)中。这些第四电极可以用于向沉积在隔膜的顶端表面和/或基基底表面上的细胞提供不同的刺激信号。
在一个实施方式中，细胞培养板102的一个或多个细胞培养模块106的第一腔室206(506)或第二腔室208(508)可进一步包括氧传感器、pH传感器、CO2传感器或其任何组合。这些传感器可以用于实现对细胞行为至关重要的不同参数的实时测量。
图6显示了根据一个示例性实施方式的细胞培养孵箱600的框图。细胞培养孵箱600包括细胞培养装置100和联接到装置100的移液站602。更具体地，移液站602被配置成将培养基进料至细胞培养板102的每个细胞培养模块106中的第一培养基容器202(502)和第二培养基容器204(504)中的每一个。移液站602在本技术领域中是公知的，因此在此省略其描述。
图7示出了使用根据第一示例性实施方式的细胞培养装置100的细胞培养方法700的流程图。方法700开始于步骤S702，其中，例如移液站602，将所需的培养基提供到细胞培养板102的每个细胞培养模块106中的第一培养基容器202(502)和第二培养基容器204(504)之一。假设将培养基提供至第一培养基容器202(502)。然后，方法700进行到步骤S704，其中，流动驱动单元104使培养基在预定时间段内从细胞培养板102的每个细胞培养模块106中的第一培养基容器202(502)流动到第二培养基容器204(504)。预定时间段可以基于培养基(即，其中使用的细胞类型)选择。特别地，如果流速大于重力并且连续流动持续至少30分钟，优选60分钟，则可以实现隔膜214的基基底表面上的细胞沉积。
在一个实施方式中，方法700可以在步骤S704期间包括另外的步骤，其中例如通过移液站602，经由第一腔室206(506)向细胞培养板102的一个或多个细胞培养模块106中的隔膜214(514)进料不同的培养基。如果使用第一腔室206，则在隔膜214的顶端表面上形成细胞单层，并且该细胞单层经由隔膜214的通孔与在隔膜214的基基底表面上形成的细胞层相互作用。如果使用第一腔室506，则多个微腔524结合到隔膜514，因此，来自不同培养基的细胞被捕获以在每个腔中形成单个类器官。在这种情况下，流动通道510和512可以通过隔膜514灌注培养基以保持类器官活性。
在一个实施方式中，方法700的步骤S704可通过向细胞培养板102的每个细胞培养模块106中的第一和第二培养基容器210(510)和212(512)施加正压持续预定时间段(例如60分钟)来进行。在另一个实施方式中，方法700的步骤S704可以通过向细胞培养板102的每个细胞培养模块106中两个第一培养基容器202(502施加正压持续预定时间段(例如60分钟)，同时给第二培养基容器204(504)加盖，或反之亦然来进行。在另一个实施方式中，方法700的步骤S704可以通过如下方式进行：(i)向细胞培养板102的每个细胞培养模块106中的第一培养基容器202(502)施加第一正压持续预定时间间隔，同时给第二培养基容器204(504)加盖；和(ii)向细胞培养板102的每个细胞培养模块106中的第二培养基容器204(504)施加第二正压持续预定时间间隔，同时给第一培养基容器202(502)加盖。步骤S704的上述实施方式中的每一个的选择取决于特定的应用。
图8示出了使用根据第二示例性实施方式的细胞培养装置100的细胞培养方法800的流程图。方法800开始于步骤S802，其中将所需的培养基加入到细胞培养板102的每个细胞培养模块106中的第一培养基容器202(502)和第二培养基容器204(504)中的一个或每一个中。然后，方法800进行到步骤S804，其中流动驱动单元104使培养基从细胞培养板102的每个细胞培养模块106中的第一培养基容器202(502)和/或第二培养基容器204(504)流到第二腔室208(508)。之后，方法800进行至步骤S806，其中细胞培养板102被置于倒置位置。接着，方法800进行至步骤S808，其中将细胞培养板102在倒置位置孵育预定时间段。预定时间段基于培养基再次选择。
在一个实施方式中，与方法700类似，方法800还包括在步骤S804期间的额外步骤，其中例如通过移液站602，经由第一腔室206(506)向细胞培养板102的一个或多个细胞培养模块106中的隔膜214(514)进料不同的培养基。如果使用第一腔室206，则在隔膜214的顶端表面上形成细胞单层。如果使用第一腔室506，则在第一腔室506的每个腔524中形成单个类器官。通过流动通道210(510)和212(512)灌注的培养基可包括人脑血管内皮细胞，而进料至第一腔室206(505)的不同培养基可包括人星形胶质细胞。通过使用这些类型的细胞，可以模拟人造血脑屏障(BBB)。
实验结果
根据方法800使用包括如图2A-2C中所示的细胞培养模块的装置100，以获得基于鼠星形胶质细胞和人脑内皮细胞的BBB模型。每个BBB模型分两个阶段获得，这将在下面更详细地描述。
I.准备装置100的阶段：
材料：
准备阶段如下进行：
1、用等离子体处理干燥装置100 60秒。
2、用96％乙醇洗涤装置100。将50μL96％乙醇加入每个顶部开口(第一)腔室206中。
3、用50μL PBS替换/洗涤流动通道210、212和第一腔室206内的乙醇两次。
4、将50μL Col-I涂覆溶液注入到流动通道210、212中。
5、将50μL Col-I涂覆溶液加入到装置100的每个第一腔室206中。
6、每个培养基容器中加入50μL PBS，密闭，在37℃，5％ CO2条件下于摇摆平台(每15分钟1个循环)上培养1小时。
7、温育后，用PBS替换装置100的流动通道210、212和每个第一腔室206中的涂覆溶液。
Ⅱ.BBB模型获取阶段：
材料：
基于小鼠细胞(即MA-细胞和MPBMEC)的BBB模型如下获得：
1、根据常规细胞培养方案制备4800μL2×106细胞/mL的MA-细胞。
2、将MA-细胞置于冰上。
3、MA-细胞负载通过以下方式进行：
a、从第一腔室206中去除所有PBS，
b、用μL 100内皮细胞培养基替换流动通道210、212中的PBS，
c、将50μL MA-细胞悬浮液以2×106细胞/mL吸取到第一腔室206中，
d、将装置100在37℃、5％ CO2下孵育1小时(静止，不在摇摆平台上)，
e、每隔10分钟检查隔膜214是否没有变干(如果需要，可以向第一腔室206中添加新鲜培养基以保持隔膜214潮湿)。
4、按照常规细胞培养方案制备4800μL 2×106细胞/mL的MPBMEC。
5、将MPBMEC再次置于冰上。
6、通过将50μL MPBMEC悬浮液以2×106细胞/mL注入到板102的流动通道210、212中来替换细胞培养基(在步骤3e中加入装置中)。
7、将板102手动摇动几次以确保细胞融合一致。
8、将板102倒置，并在37℃，5％ CO2下温育1小时(静止，不在摇摆平台上)。
9、将100μL MPBMEC加入到板102中每个流动通道的一侧的培养基容器中。
10、将15μL MPBMEC加到板102中每个流动通道一侧的细胞培养容器中。
11、.将板102放置在37℃、5％CO2的摇摆平台上。
基于人细胞(即HA-细胞和HPBMEC)的BBB模型可以以相同的方式获得(在上述步骤1-11中，只需要分别用“HA”和“HPBMEC”代替“MA”和“MPBMEC”)。
因此，将MA引入第一腔室206中并在隔膜214的顶端表面上生长单层，同时MPBMEC通过第二腔室208灌注并沉积在隔膜214的基底侧上。
随后，用抗CD31、胶质细胞原纤维酸性蛋白(GFAP)、肌动蛋白和DAPI(其是一种与显示细胞核的DNA结合的小分子)的抗体对细胞进行免疫组织化学处理。
图9A和9B示出了根据方法800通过使用装置100的BBB模型的共焦图像。更具体地，图9A示出了隔膜214的基基底表面，在其上培养MPBMEC。粘附连接标记CD31(用作MPBMEC的细胞类型特异性标记)和肌动蛋白表达已经显示了强表达并显示了完整的细胞连接。图9B示出了隔膜的顶端表面(从第一腔室206的侧面)，在其上培养MA。图9B示出了GFAP(用作小鼠脑星形胶质细胞的细胞类型特异性标记)和肌动蛋白表达。
尽管本文描述了本公开的示例性实施方式，但是应当注意，在不脱离由所附权利要求限定的法律保护范围的情况下，可以对本公开的实施方式进行任何各种改变和修改。在所附权利要求中，词语“包括”不排除其他元件、步骤或操作，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的事实不表示这些措施的组合不能被有利地使用。

Claims (29)

1.一种细胞培养装置，包括：
多个细胞培养模块，所述多个细胞培养模块彼此相邻布置，所述多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块包括：
-至少两个培养基容器，每个培养基容器具有顶部和底部，所述顶部具有用于培养基的入口，所述底部具有用于所述培养基的出口；
-第一腔室，所述第一腔室布置在所述至少两个培养基容器之间，使得所述第一腔室和所述至少两个培养基容器在第一方向上彼此对齐；
-第二腔室，所述第二腔室布置在所述第一腔室下方并且在第二方向上与所述第一腔室对齐，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第二腔室具有底部，该底部具有至少两个侧孔，所述第二腔室的所述底部布置成高于所述至少两个培养基容器中的每个培养基容器的底部；
-隔膜，所述隔膜具有形成在其中的通孔，所述隔膜布置在所述第一腔室和所述第二腔室之间，使得所述第一腔室和所述第二腔室经由所述通孔彼此流体连通；以及
-至少两个流动通道，每个流动通道将所述至少两个培养基容器中的一个培养基容器的底部的出口连接到所述第二腔室的底部的所述至少两个侧孔之一；以及
流动驱动单元，所述流动驱动单元配置成使所述培养基在所述多个细胞培养模块的每个细胞培养模块中经由所述至少两个流动通道和所述第二腔室在所述至少两个培养基容器之间流动。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块中的所述第一腔室被实施为无底中空管。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块中的所述第一腔室被实施为具有弯曲或成角度的底部的中空管，所述弯曲或成角度的底部具有至少一个腔和形成于所述至少一个腔中的每个腔中的至少一个孔。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述弯曲或成角度的底部从外侧涂覆有细胞粘附增强层，使得所述至少一个腔的所述至少一个孔保持开放，所述细胞粘附增强层由亲水性材料制成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述第二腔室具有落入50μm至150μm范围内的高度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块中的所述第二腔室从内侧涂覆有细胞粘附增强层，所述细胞粘附增强层由亲水性材料制成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中，所述多个细胞培养模块的至少一个细胞培养模块中的所述至少两个流动通道中的每个流动通道从内侧涂覆有细胞粘附增强层，所述细胞粘附增强层由亲水性材料制成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中，所述流动驱动单元配置为使所述培养基在所述多个细胞培养模块的每个细胞培养模块中通过以下方式在所述至少两个培养基容器之间流动：
-将压缩气体或加压空气供应至所述至少两个培养基容器中的每一个的入口；或者
-以规则的时间间隔或基于所述至少两个培养基容器中的每一个中的培养基的水平，将所述培养基从所述至少两个培养基容器中的一个培养基容器移液至所述至少两个培养基容器中的另一个培养基容器；或者
-周期性地摇动所述多个细胞培养模块。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，所述多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块中的所述至少两个培养基容器中的每个培养基容器被实施为中空管。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中，所述至少两个培养基容器中的每个培养基容器的底部具有正锥形轮廓。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，所述多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块还包括布置在所述第一腔室中的第一电极和布置在所述第二腔室中的第二电极。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，所述多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块还包括布置在所述至少两个培养基容器中的一个或多个培养基容器中的第一电极和布置在所述第一腔室中的第二电极。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其中，所述多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块还包括布置在所述第一腔室中的至少两个第三电极。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置，其中，所述多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块还包括嵌入所述隔膜中的至少两个第四电极。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，其中，所述多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块还包括在所述第一腔室或所述第二腔室中的氧传感器、pH传感器和CO2传感器中的至少一个。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的装置，其中，所述至少两个流动通道中的每个流动通道至少部分地以相对于所述第一方向的倾斜角度延伸，所述倾斜角度落入5度至45度的范围内。
17.根据权利要求1至15中任一项所述的装置，其中，所述隔膜的所述通孔具有落入0.2μm至10μm范围内的平均孔径。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的装置，其中，所述多个细胞培养模块的至少一个细胞培养模块中的所述至少两个流动通道中的每个流动通道具有朝向所述第二腔室增加的可变通道高度和可变通道宽度。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述可变通道宽度朝向所述第二腔室逐渐增加。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的装置，其中，所述多个细胞培养模块的至少一个细胞培养模块中的所述至少两个流动通道中的每一个包括第一通道部分和第二通道部分，所述第一通道部分从所述至少两个培养基容器之一的底部的出口延伸并平行于所述第一方向，所述第二通道部分将所述第一通道部分连接至所述第二腔室的所述至少两个侧孔之一，所述第二通道部分相对于所述第一方向倾斜。
21.一种细胞培养孵箱，包括：
根据权利要求1至20中任一项所述的细胞培养装置；和
移液站，所述移液站配置成将所述培养基进料至所述多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块中的所述至少两个培养基容器中的每一个。
22.一种细胞培养方法，使用根据权利要求1至20中任一项所述的细胞培养装置进行，所述方法包括：
(a)将所述培养基提供至所述多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块中的所述至少两个培养基容器中的一个培养基容器；和
(b)通过所述流动驱动单元以预定时间段使所述培养基从所述至少两个培养基容器中的所述一个培养基容器流动至所述多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块中的所述至少两个培养基容器中的其余培养基容器，所述预定时间段基于所述培养基来选择。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括在步骤(b)期间，经由所述第一腔室朝向所述多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块中的所述隔膜进料另一种培养基。
24.根据权利要求22或23所述的方法，其中，步骤(b)包括向所述多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块中的所述至少两个培养基容器施加正压达预定时间段。
25.根据权利要求22或23所述的方法，其中，步骤(b)包括向所述多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块中的所述至少两个培养基容器中的所述一个培养基容器施加正压达预定时间段，同时对所述至少两个培养基容器中的其余培养基容器加盖。
26.根据权利要求22或23所述的方法，其中，所述多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块中的所述至少两个培养基容器包括第一培养基容器和第二培养基容器，并且其中步骤(b)包括：
-向所述多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块中的所述第一培养基容器施加第一正压达预定时间间隔，同时对所述第二培养基容器加盖；以及
-向所述多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块中的所述第二培养基容器施加第二正压达预定时间间隔，同时对所述第一培养基容器加盖。
27.一种细胞培养方法，使用根据权利要求1至20中任一项所述的细胞培养装置进行，所述方法包括：
(a)将所述培养基提供至所述多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块中的所述至少两个培养基容器中的一个或多个；
(b)通过所述流动驱动单元使所述培养基从所述多个细胞培养模块中的每个细胞培养模块中的所述至少两个培养基容器中的所述一个或多个流动至所述第二腔室；
(c)将所述细胞培养装置放置于倒置位置；以及
(d)将处于所述倒置位置的所述细胞培养装置孵育预定时间段，所述预定时间段基于所述培养基来选择。
28.根据权利要求27所述的方法，还包括在步骤(b)期间，经由所述第一腔室朝向所述多个细胞培养模块中的至少一个细胞培养模块中的所述隔膜进料另一种培养基。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述培养基包括人脑血管内皮细胞，并且所述另一种培养基包括人星形胶质细胞。
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