CN201626959U - 用于细胞培养的微灌流装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种用于细胞培养的微灌流装置。该微灌流装置包括灌流瓶和废液瓶，还包括设置在灌流瓶和废液瓶之间的微灌流反应器，所述微灌流反应器的一端设有进液口，另一端设有出液口，所述灌流瓶通过管道与所述微灌流反应器的进液口相连通，所述废液瓶通过管道与所述微灌流反应器的出液口相连通；所述微灌流反应器包括可封闭的槽体和设置在所述槽体内的细胞培养孔板，所述细胞培养孔板包括平板和开在所述平板上的复数个培养孔，所述培养孔的底部是孔径能阻止待培养细胞穿过但能实现细胞培养液通过的半透膜。采用本实用新型，可通过液体流动及时排除细胞代谢毒物，防止细胞代谢物堆积导致的细胞分化，能有效降低污染机率。

Description

用于细胞培养的微灌流装置
技术领域
本实用新型涉及生物工程领域，特别涉及一种用于细胞培养的微灌流装置。
背景技术
胚胎干细胞研究是当前国际生物医学领域的一大热点。由体细胞重编程为诱导多能干细胞技术的出现，更是将干细胞研究领域带向了一个新的高度。诱导多能干细胞在细胞形态、生长特性、表面标志物、形成畸胎瘤等方面与小鼠ES细胞非常相似，故可定义为类胚胎干细胞。目前很多物种的胚胎干细胞已从体内分离出来并在体外传代培养。由于其能够在体外无限复制并且被诱导分化为任何一种成年功能体细胞，胚胎干细胞在科研医疗诸如基因工程及器官再生治疗等领域有着广阔的应用前景。
干细胞从动物体内分离的初期或诱导全能干细胞诱导前期是干细胞适应体外环境和重编程的关键时期，此时期的细胞量少，且筛选后的单克隆需要单独培养。在干细胞向功能细胞分化发展的过程中，每前进一步，干细胞就丧失一些代谢功能，低速新陈代谢的干细胞更易分化成其他类型的细胞，有研究表明，干细胞细胞质内有一个全能的代谢系统的支持。在传统的细胞培养过程中也容易造成乳酸、氨和其它代谢物在培养液中长期积聚，及其它因素诸如高渗透压及活性氧簇的积累，也可能会抑制细胞生长，并必将使细胞最终失去活力和生产力。如果能尽量减少这些不利因素对细胞生长的影响，在更为有效的代谢状态下(ΔL/ΔG比率较低时)，细胞浓度有可能达到更高。2009年7月，美国德克萨斯大学生物化学系Wang等人发表在《science》杂志上的一项研究表明，小鼠胚胎干细胞存在的独特高代谢途径——苏氨酸脱氢酶介导的苏氨酸裂解。该研究对胚胎干细胞代谢的基本理论具有突出的参考价值，揭示了在干细胞培养过程中应满足其特殊的营养需要和高代谢条件。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服以上现有技术的不足，提供一种既能满足细胞单克隆的独立培养环境，又可及时排除细胞代谢毒物，防止细胞代谢物堆积导致的细胞分化的用于细胞培养的微灌流装置。
本实用新型提供的用于细胞培养的微灌流装置，包括灌流瓶和废液瓶，还包括设置在灌流瓶和废液瓶之间的微灌流反应器，所述微灌流反应器的一端设有进液口，另一端设有出液口，所述灌流瓶通过管道与所述微灌流反应器的进液口相连通，所述废液瓶通过管道与所述微灌流反应器的出液口相连通；
所述微灌流反应器包括可封闭的槽体和设置在所述槽体内的细胞培养孔板，所述细胞培养孔板包括平板和开在所述平板上的复数个培养孔，所述培养孔的底部是孔径能阻止待培养细胞穿过但能实现细胞培养液通过的半透膜。
上述灌流瓶与废液瓶的瓶盖上均设有穿过所述瓶盖的气体滤头。这样可以使得罐流瓶以及废液瓶内的压强与外界相同，并且可以隔绝外界空其中的细菌污染。
上述灌流瓶的瓶盖上设有穿过所述瓶盖的pH计。pH计的测量端与灌流瓶内培养基接触，这样可实时监控灌流瓶内培养基的PH变化情况。
上述管道上设置有至少一个蠕动泵。这样控制培养基液体在微灌流装置中的流速以适应细胞的营养需求，可控制液体的流速是0.02-0.45ml/h。
具体地讲，所述灌流瓶与微灌流反应器的进液口之间的管道上设置一个蠕动泵；所述微灌流反应器的出液口和废液瓶之间的管道上设置一个蠕动泵。
上述微灌流反应器的进液口和出液口呈对角分布，这样可以实现液体交换面积的最大化。
所述微灌流反应器的进液口和与所述管道的连接处设有管道夹；所述微灌流反应器的出液口和与所述管道的连接处设有管道夹，这样可以加固连接。
上述培养孔的形状可以是U型或V型。
上述半透膜是亲水性半透膜。
上述细胞可以是胚胎干细胞或者转基因筛选的阳性细胞单克隆。
上述平板和所述培养孔的孔壁是一体成型，也可以通过插接方式实现可拆卸的连接。
上述半透性膜可以是Anopore膜，该Anopore膜为亲水性膜，所述细胞培养孔板中的培养孔可为96孔。
本实用新型在使用时，培养液置于灌流瓶中，通过蠕动泵的运动将培养液在输入管内输送到进液口，然后进入微灌流反应器内，流经底座，通过Anopore膜流入上部的培养孔内，为培养孔内的细胞提供营养，供细胞成长，被细胞使用过的培养基液体可透过Anopore膜，到达Anopore膜下部，由输出管输送到废液瓶中收集；在培养基液体流速的控制过程中，液体的流速由输入管和输出管上的蠕动泵控制，可随时根据细胞培养的需求调整培养基液体的流速。这样一方面可以使新鲜培养基不断泵入，另一方面含有代谢废产物(乳酸、氨等)的废液不断排出，通过调节灌注速率，可以使营养物质和代谢废产物与细胞之间的质量传递，降低有害代谢废物浓度积累。
本实用新型的用于细胞培养的微灌流装置，不仅可以满足干细胞单克隆的独立培养环境，而且可以实时监控培养基内的PH值，通过液体流动及时排除细胞代谢毒物，更好的模拟体内环境，防止细胞代谢物堆积导致的细胞分化，促进干细胞克隆和生长；具有操作步骤少，能有效降低污染机率的特点。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的结构示意图。
图2为本实用新型实施例1的微灌流反应器的俯视图。
图3为培养孔的示意图。
图号说明：1灌流瓶，2和11气体滤头，3pH计，4输入管，5和9蠕动泵，6和8管道夹，7微灌流反应器，10输出管，12废液瓶，13进液口，14底座，15盖，16细胞培养孔板，17出液口，18Anopore膜，19培养孔，20平板。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不限于以下实施例。
实施例1
如图1所示，一种用于细胞培养的微灌流装置，包括灌流瓶1和废液瓶12。灌流瓶1的瓶盖与废液瓶12的瓶盖上分别设有穿过各自瓶盖的气体滤头2和11，这样可以使得罐流瓶1以及废液瓶12内的压强与外界相同，并且可以隔绝外界空其中的细菌污染。灌流瓶1上还设有穿过灌流瓶的瓶盖的pH计3，pH计3的测量端与灌流瓶内培养基接触，这样可实时监控灌流瓶内培养基的PH变化情况。
如图1所示，本发明提供的微灌流装置还包括微灌流反应器7，该微灌流反应器7设置在灌流瓶1和废液瓶12之间。所述微灌流反应器7的一端设有进液口13，另一端设有出液口17，其中灌流瓶1通过输入管4与微灌流反应器7的进液口13相连通，废液瓶12通过输出管10与所述微灌流反应器7的出液口17相连通。为了加固连接，在进液口13与输入管4的连接处设有管道夹6，在出液口17与输出管10的连接处设有另一管道夹8。如图2所示，为实现液体交换面积的最大化，微灌流反应器7的进液口13和出液口17呈对角分布。
为了控制培养基液体在微灌流装置中的流速以适应细胞的营养需求，可在输入管4和输出管10上分别设置蠕动泵5和9，可控制液体的流速是0.02-0.45ml/h。
如图1和2所示，微灌流反应器7包括可封闭的槽体和设置在所述槽体内的细胞培养孔板16。其中槽体包括底座14和盖15，当盖15置于所述底座14上即可实现封闭，防止污染。
如图3所示，细胞培养孔板16包括平板20和开在所述平板上的复数个培养孔19。培养孔19的底部就是半透膜18，半透膜18与槽体底部(也即底座14的底部)的距离为2mm。
半透膜18的孔径大小以能阻止待培养细胞的穿过但能实现细胞的培养液通过为准。本实施例中，半透膜18是Anopore膜，Anopore膜的孔径是0.2μm。培养孔19的形状可为U型或V型，本实施例中采用U型。
在制作细胞培养孔板16时，平板20与培养孔19的孔壁可以一体成型，也可以通过插接方式实现可拆卸的连接，本实施例中优选地采用一体成型的方式连接了平板20与培养孔19的孔壁，然后在每个培养孔19的下部粘有Anopore膜，构成培养孔19的底部。
本实用新型在使用时，培养液置于灌流瓶1中，通过蠕动泵5的运动将培养液在输入管4内输送到进液口13，然后进入微灌流反应器7内，流经底座14，通过Anopore膜18流入的培养孔19内，为培养孔19内的细胞提供营养，供细胞成长，被细胞使用过的培养基液体可透过Anopore膜18，到达Anopore膜18下部，由输出管10输送到废液瓶12中收集；在培养基液体流速的控制过程中，液体的流速由输入管4和输出管10上的蠕动泵5和9控制，可随时根据细胞培养的需求调整培养基液体的流速。这样一方面可以使新鲜培养基不断泵入，另一方面含有代谢废产物(乳酸、氨等)的废液不断排出，通过调节灌注速率，可以使营养物质和代谢废产物与细胞之间的质量传递，降低有害代谢废物浓度积累。
以上所述之实施方式为本实用新型的实施案例之一，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、构造及原理所做的等效变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.用于细胞培养的微灌流装置，包括灌流瓶和废液瓶，其特征在于：所述微灌流装置还包括设置在灌流瓶和废液瓶之间的微灌流反应器，所述微灌流反应器的一端设有进液口，另一端设有出液口，所述灌流瓶通过管道与所述微灌流反应器的进液口相连通，所述废液瓶通过管道与所述微灌流反应器的出液口相连通；
所述微灌流反应器包括可封闭的槽体和设置在所述槽体内的细胞培养孔板，所述细胞培养孔板包括平板和开在所述平板上的复数个培养孔，所述培养孔的底部是孔径能阻止待培养细胞穿过但能实现细胞培养液通过的半透膜。
2.根据权利要求1所述的微灌流装置，其特征在于：所述灌流瓶与废液瓶的瓶盖上均设有穿过所述瓶盖的气体滤头。
3.根据权利要求2所述的微灌流装置，其特征在于：所述灌流瓶的瓶盖上设有穿过所述瓶盖的pH计。
4.根据权利要求1-3任一所述的微灌流装置，其特征在于：所述管道上设置有至少一个蠕动泵。
5.根据权利要求4所述的微灌流装置，其特征在于：所述灌流瓶与微灌流反应器的进液口之间的管道上设置一个蠕动泵；所述微灌流反应器的出液口和废液瓶之间的管道上设置一个蠕动泵。
6.根据权利要求1-3任一所述的微灌流装置，其特征在于：所述微灌流反应器的进液口和出液口呈对角分布。
7.根据权利要求4所述的微灌流装置，其特征在于：所述微灌流反应器的进液口和出液口呈对角分布。
8.根据权利要求5所述的微灌流装置，其特征在于：所述微灌流反应器的进液口和出液口呈对角分布。
9.根据权利要求6所述的微灌流装置，其特征在于：所述微灌流反应器的进液口和与所述管道的连接处设有管道夹；所述微灌流反应器的出液口和与所述管道的连接处设有管道夹。
10.根据权利要求6所述的微灌流装置，其特征在于：所述培养孔的形状是U型或V型。
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