CN202688332U

CN202688332U - 一种细胞和组织培养生物反应器

Info

Publication number: CN202688332U
Application number: CN 201220361682
Authority: CN
Inventors: 崔占勇; 张海礁; 崔科研; 孙贺
Original assignee: TIANJIN WEIKAI BIOENG Ltd
Current assignee: TIANJIN WEIKAI BIOENG Ltd
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2022-07-25

Abstract

本实用新型公开了一种细胞和组织培养生物反应器，其包括主体、培养室、进液管、出液管和反应器盖；培养室置于主体内；进液管穿过主体的一侧与培养室连通；出液管穿过主体的另一侧与培养室连通；反应器盖盖于主体上；反应器盖的下方设有与培养室形状位置均吻合的凸起；培养室、进液管、出液管、凸起的数量均至少为一个。本实用新型不仅简单易安装，易拆卸，而且提供给细胞一个独立封闭的培养环境，适合大量及平行试验。

Description

一种细胞和组织培养生物反应器

技术领域

本实用新型属于细胞培养技术领域，特别涉及一种用于细胞和组织培养生物反应器。

背景技术

现在通用的细胞和组织培养方式分为两种，一种为静态培养通常使用培养瓶或者培养皿，培养液需定期更换。静态培养系统不能保持体系恒定特别是微系统培养；另一种为灌注式培养，即将细胞接种于反应器内，体系为细胞或组织源源不断的提供培养液供其生长。相比于静态培养，灌注系统可避免人工操作从而减少污染的几率，同时由于连续不断的为细胞提供新鲜培养液，细胞生长的环境比较恒定，但现有的灌注式培养系统需用大量细胞且通道少，不适合大量及平行实验。

发明内容

本实用新型主要目的是为了解决上述问题，提供一种不仅简单易安装，易拆卸，而且提供给细胞一个独立封闭的培养环境，适合大量及平行试验的细胞和组织培养生物反应器。

为了达到上述目的，本实用新型提供的技术方案是：一种细胞和组织培养生物反应器，其包括主体、培养室、进液管、出液管和反应器盖；培养室置于主体内；进液管穿过主体的一侧与培养室连通；出液管穿过主体的另一侧与培养室连通；反应器盖盖于主体上；反应器盖的下方设有与培养室形状位置均吻合的凸起；

培养室、进液管、出液管、凸起的数量均至少为一个；

进液管的数量与培养室的数量相同；

出液管的数量与培养室的数量相同；

凸起的数量与培养室的数量相同；

主体和培养室的材料均为具有生物相容性、高弹性且通透性良好的聚合物材料；

聚合物材料为有机硅聚合物；

进液管和出液管的材料为无毒性、耐腐蚀的金属材料或塑料。

本实用新型设计有一个或多个培养室用于细胞或组织灌注式培养。生物反应器的每个细胞培养室都是由一种具有生物相容性，通透性良好的聚合物材料制成的，生物反应器其它材料也与此相同。每个培养室都连接有两条管道，一条进液管用于将新鲜培养液体灌注到培养室，另一条出液管用于将细胞新陈代谢产物从培养室排出，每个培养室都设计有独立的出液管，以便单独取样。将进液管和出液管直接穿过主体与培养室相连通，进液管和出液管的外壁与培养室材料之间是密封的。

本实用新型培养室的设计：通常，每个生物反应器上都设计有多个培养室，根据需要可将培养室的大小尺寸设计成不同规格。例如，类似在静态二维培养中常用到的96孔板，可将反应器的培养室尺寸设计成96孔板上的培养室尺寸。这样的设计对于平行性实验，药物筛选等具有实际意义，可作为标准实验耗材来使用。培养室尺寸可设计为96孔板规格，24孔板规格，48孔板规格，6孔板规格，4孔板规格等。培养室数量可能的范围为1到1000个，这些培养室按照不同的排列组合而制作成不同规格的反应器。

培养室的培养基体积是根据培养室的大小尺寸来确定其范围的。例如，96孔板尺寸的培养室，培养室的内径为5mm，高度为18mm，体积约为0.35ml，培养基的体积最大不会超过0.35ml。对于48孔板尺寸的培养室，培养室内径为10mm，高度为17mm，则体积约为1.3ml。不同细胞或组织培养，考虑到细胞大小或生长速度可选择不同的反应器。反应器的每个培养室都是独立的，可避免交叉感染，同时每个培养室培养的细胞或组织可以不相同。

本实用新型进液管的设计，可由一个进液管直接连接到培养室，也可以由一个进液管多个分管道，每个分管道再连接到每个培养室，保证液体可灌注到各个培养室里；每个培养室都设计有独立的出液管，以便于每个培养室的单独收样。

通常，进液管和出液管的外径范围为0.3-6mm，最适的外径范围为0.6-3mm。内径范围为0.1-3mm，最适内径范围为：0.3-1.5mm。设计的培养室可与不同直径大小的进液管和出液管相连接。进液管和出液管的材料可能为金属材料，这种材料应该无毒性，耐腐蚀，例如不锈钢材料。也可以是硬质或软质塑料。本实用新型使用时每个进液管都连接有注射器连接适配器，或可直接与注射器相连，或直接连接其他的流体输送泵。

每个出液管都连接有用于接收细胞新陈代谢液体的容器，这个容器可能是离心管，或试管，或多孔板，同时此容器有通气孔。

主体的大小尺寸由培养室的尺寸以及数量来确定。

任何适合的聚合物材料都可以用来制作成主体和培养室。这类的聚合物材料容易塑型，最好整个主体和培养室由相同的材料制作形成了一个整体。反应器也可以是由不同材料的几部分组成，例如，培养室底面可以是用透明玻璃的，更便于高质量显微成像。对于聚合物材料的选定首先是具有生物相容性，可利于多种类的细胞或组织的培养；其次，聚合物材料的可通透性，与外界可进行气体交换，氧气，二氧化碳可渗透到培养室内，这样一来，对氧气要求较高的细胞或组织可以更容易培养。这类通透性良好的聚合物材料可以很好的控制培养室的氧分压。

聚合物材料最好具有高弹性，这样容易形成密闭的结构，保证进液管在输送培养基到培养室以及将细胞新陈代谢产物排出的这个过程是完全在密闭的环境下进行的。这种聚合物材料可以是多种硅胶的聚合物。聚合物材料可为聚二甲基硅氧烷，聚丙基甲基硅氧烷、聚三氟丙基甲基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷中的一种或几种。

选定的材料应该为透明的，可直接观察到细胞或组织的生长状态，

可直接放在显微镜下，使用一些技术来分析细胞，例如荧光测定和分光光度法。这种设计对实验具有重要的意义。

本实用新型的反应器盖上设有凸起，且与培养室的形状数量吻合，使得每个培养室都可以密闭。通常，反应器盖的材料与反应器的主体材料是相同的，反应器盖也可能设计为另一种材料，可能是硬质材料。而进液管和出液管也可以穿过反应器盖进入培养室。

附图说明：

图1：本实用新型的结构示意图；

图2：本实用新型的主体侧视结构示意图；

图3：本实用新型反应器盖的结构示意图；

图4：本实用新型不同进液管位置的俯视结构示意图；

图5：本实用新型进液管和出液管不同位置的侧视结构示意图。

具体实施方式：

实施例：

如图1、图2所示：一种细胞和组织培养生物反应器，其包括主体1、培养室2、进液管3、出液管4和反应器盖5；培养室2置于主体1内；进液管3穿过主体1的一侧与培养室2连通；出液管4穿过主体1的另一侧与培养室2连通；如图3所示，反应器盖5盖于主体1上；反应器盖5的下方设有与培养室2形状位置均吻合的凸起6；

培养室2、进液管3、出液管4、凸起6的数量均至少为一个；

进液管3的数量与培养室2的数量相同；

出液管4的数量与培养室2的数量相同；

凸起6的数量与培养室2的数量相同；

主体1和培养室2的材料为具有生物相容性、高弹性且通透性良好的聚合物材料；

聚合物材料可为有机硅聚合物：如聚二甲基硅氧烷、聚丙基甲基硅氧烷、聚三氟丙基甲基硅氧烷或聚苯基甲基硅氧烷其中一种或几种；

进液管3和出液管4的材料为无毒性、耐腐蚀的金属材料或塑料。

本实用新型设计有一个或多个培养室2用于细胞或组织灌注式培养。生物反应器的每个细胞培养室2都是由一种具有生物相容性，通透性良好的聚合物材料制成的，生物反应器其它材料也与此相同。每个培养室2都连接有两条管道，一条进液管3用于将新鲜培养液体灌注到培养室2，另一条出液管4用于将细胞新陈代谢产物从培养室2排出，每个培养室2都设计有独立的出液管4，以便单独取样。将进液管3和出液管4直接穿过主体1与培养室2相连通，进液管3和出液管4的外壁与培养室2材料之间是密封的。

本实用新型培养室2的设计：通常，每个生物反应器上都设计有多个培养室2根据需要，可将培养室2的大小尺寸设计成不同规格。例如，与在静态二维培养中常用到的96孔板类似，可将反应器的培养室2尺寸设计成96孔板上的培养室2尺寸。这样的设计对于平行性实验，药物筛选等具有实际意义，可作为标准实验耗材来使用。培养室2尺寸可设计为96孔板规格，24孔板规格，48孔板规格，6孔板规格，4孔板规格等。培养室2数量可能的范围为1到1000个，这些培养室2按照不同的排列组合而制作成不同规格的反应器。

培养室2的培养基体积是根据培养室2的大小尺寸来确定其范围的。例如，96孔板尺寸的培养室2，培养室2的内径为5mm，高度为18mm，体积约为0.35ml，培养基的体积最大不会超过0.35ml。对于48孔板尺寸的培养室2，培养室2内径为10mm，高度为17mm，则体积约为1.3ml。不同细胞或组织培养，考虑到细胞大小或生长速度可选择不同的反应器。反应器的每个培养室2都是独立的，可避免交叉感染，同时每个培养室2培养的细胞或组织可以不相同。

本实用新型进液管3的设计，可由一个进液管3直接连接到培养室2，也可以由一个进液管3多个分管道(如图4所示)，每个分管道再连接到每个培养室2，保证液体可灌注到各个培养室2里；每个培养室2都设计有独立的出液管4，以便于每个培养室2的单独收样。

本实用新型的进液管3和出液管4与培养室2的连接位置有多种可能性可能直接穿过反应器与培养室2壁相连通；也可能通过反应器盖5输送排出液体(如图5所示)。进液管3和出液管4与培养室2的连接高度可以相同(即在一个平面)或不同(即不在一个平面)。

通常，进液管3和出液管4的外径范围为0.3-6mm，最适的外径范围为0.6-3mm。内径范围为0.1-3mm，最适内径范围为：0.3-1.5mm。设计的培养室2可与不同直径大小的进液管3和出液管4相连接。进液管3和出液管4的材料可能为金属材料，这种材料应该无毒性，耐腐蚀，例如不锈钢材料。也可以是硬质或软质塑料。本实用新型使用时每个进液管3都连接有注射器连接适配器，或可直接与注射器相连。

每个出液管4都连接有用于接收细胞新陈代谢液体的容器，这个容器可能是离心管，可能是试管，可能是多孔板，同时此容器有通气孔。

主体1的大小尺寸由培养室2的尺寸以及数量来确定。

材料的选择任何适合的聚合物材料都可以用来制作成主体1和培养室2。这类的聚合物材料容易塑型，整个主体1和培养室2可以由相同的材料制作形成了一个整体，也可以由不同的材料组成。例如，培养室2底部可以是透明玻璃的，更便于高质量显微成像。对于聚合物材料的选定首先是具有生物相容性，可利于多种类的细胞或组织的培养；其次，聚合物材料的可通透性，与外界可进行气体交换，氧气，二氧化碳可渗透到培养室2内，这样一来，对氧气要求不同的细胞或组织可以更容易培养。这类通透性良好的聚合物可以很好的控制培养室2的氧分压。

聚合物材料最好具有高弹性，这样容易形成密闭的结构，保证进液管3在输送培养基到培养室2以及将细胞新陈代谢产物排出的这个过程是完全在密闭的环境下进行的。这种聚合物材料可以是有机硅聚合物。聚合物材料可能包括聚二甲基硅氧烷，聚丙基甲基硅氧烷、聚三氟丙基甲基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷。

本实用新型的反应器盖5上设有凸起6，且与培养室2的形状数量吻合，使得每个培养室2都可以密闭。通常，反应器盖5的材料与反应器的主体1材料是相同的，反应器盖5也可能设计为另一种材料，可能是硬质材料。而进液管3和出液管4也可以穿过反应器盖5进入培养室2。

Claims

1.一种细胞和组织培养生物反应器，其特征在于：该细胞和组织培养生物反应器包括主体、培养室、进液管、出液管和反应器盖；所述的培养室置于所述的主体内；所述的进液管穿过所述的主体的一侧与所述的培养室连通；所述的出液管穿过所述的主体的另一侧与所述的培养室连通；所述的反应器盖盖于所述的主体上；所述的反应器盖的下方设有与所述的培养室形状位置均吻合的凸起。

2.根据权利要求1所述的细胞和组织培养生物反应器，其特征在于：所述的培养室、进液管、出液管、凸起的数量均至少为一个。

3.根据权利要求1所述的细胞和组织培养生物反应器，其特征在于：所述的进液管的数量与所述的培养室的数量相同。

4.根据权利要求1所述的细胞和组织培养生物反应器，其特征在于：所述的出液管的数量与所述的培养室的数量相同。

5.根据权利要求1所述的细胞和组织培养生物反应器，其特征在于：所述的凸起的数量与所述的培养室的数量相同。

6.根据权利要求1或2所述的细胞和组织培养生物反应器，其特征在于：所述的主体和所述的培养室的材料均为具有生物相容性、高弹性且通透性良好的聚合物材料。

7.根据权利要求6所述的细胞和组织培养生物反应器，其特征在于：所述的聚合物材料为有机硅聚合物。

8.根据权利要求1或2所述的细胞和组织培养生物反应器，其特征在于：所述的进液管和所述的出液管的材料为无毒性、耐腐蚀的金属材料或塑料。