CN207498397U - 细胞共培养装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种细胞共培养装置，其第一培养容器内设有用于盛放除氧剂的除氧腔室，除氧腔室与第一培养容器的第一培养腔连通。该细胞共培养装置可以在体外模拟体内真实环境，用于厌氧细菌与其他细胞的相互作用研究，如可以用于厌氧细菌与其定植处细胞及体内其他系统的相互作用研究。该细胞共培养装置可实现对共培养系统中各成分的精确控制，从细胞水平乃至分子水平对共培养系统的基因组、蛋白质组、代谢组等进行精确分析，为体内厌氧菌群、药物等的临床研究提供可靠的验证方法。

Description

细胞共培养装置

技术领域

本实用新型涉及细胞生物学研究领域，尤其是涉及一种用于厌氧细菌与需氧细胞相互作用研究的细胞共培养装置。

背景技术

人体内存在大量的厌氧菌群，包括肠道菌群、阴道菌群、口腔菌群等。厌氧菌群对人体的微生态的平衡具有重要作用。其中，肠道菌群中微生物数量达到10¹²～10¹⁴个，是人体自身细胞数目的10倍，其所包含的基因数目是人体自身基因数目的100倍。肠道菌群与宿主之间具有信息交流，能够消耗、贮藏和重新分配能量；调控具有代谢重要性的化学转换过程；能够通过自身复制来维持和修复自身，具有人体自身不具备的代谢功能。目前研究发现，健康肠道菌群移植不但可以治疗肠道、肝脏等消化系统疾病，同时还对人体的免疫系统、神经系统、心血管系统等具有重大影响。肠道菌群紊乱会造成各系统疾病。同样，阴道菌群的紊乱也容易引起多种妇科疾病，并且还易诱发早产；口腔菌群紊乱除了会引起牙龈炎等疾病外，还与心血管疾病以及结肠癌有直接关系。

目前对厌氧菌群的研究除了其厌氧培养条件、无菌动物模型等限制，同时还存在很多问题，使得厌氧菌与体内相互作用的研究受到限制而无法开展。以肠道菌群为例，针对肠道菌群对体内的影响研究一般以无菌动物为研究模型。然而，无菌动物从获得到饲养均需要较高的实验室条件费用昂贵，同时，研究只能从动物整体水平至组织水平进行，无法进行更细致的研究；且动物个体的差异较大，不同动物个体会影响实验结果，导致对肠道菌群的研究进展缓慢。

肠道菌群为厌氧菌或兼性厌氧菌，需要特定的厌氧培养环境。然而肠道上皮细胞尽管和肠道菌群处于相同的厌氧环境，但在体内有血液供氧，因此肠道上皮细胞是需氧的培养条件。由于对氧气需求的不同，目前尚无模拟体内环境的体外模型建立，导致两者的相互作用的研究长期处在模糊状态，无法实现精确的实验设计及研究。其次，厌氧菌群不但对其所处部位有影响，同时还对身体各个系统均有影响，而其对其他系统的所有影响均为厌氧菌群与其所处部位细胞相互作用后发生的，目前亦无合适的体外模型、方法研究厌氧菌群与其所处部位细胞相互作用后对体内其他系统的影响。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种能够用于研究厌氧细菌与需氧细胞相互作用以及研究该相互作用对其他系统影响的细胞共培养装置。

一种细胞共培养装置，包括第一培养容器和第二培养容器；

所述第一培养容器具有第一培养腔，所述第一培养容器还具有与所述第一培养腔直接连通的第一加样口，该第一加样口处设有用于密封该第一加样口的第一密封塞，所述第一培养容器的底部设有与所述第一培养腔连通的开口且该开口由多孔滤膜封住，所述第一培养容器内设有用于盛放除氧剂的除氧腔室，所述除氧腔室具有第二加样口，该第二加样口处设有用于密封该第二加样口的第二密封塞，所述除氧腔室与所述第一培养腔连通；

所述第二培养容器具有第二培养腔，所述第二培养容器还具有所述第二培养腔连通的开口，所述第一培养容器的底部能够从该开口伸入至所述第二培养腔中，且当所述第一培养容器伸入至所述第二培养容器中后，所述第一培养容器能够卡在所述第二培养容器上以使所述第一培养容器的底部与所述第二培养容器的底部之间具有间隙。

在其中一个实施例中，所述第一加样口和/或所述第二加样口位于所述第一培养容器的顶部。

在其中一个实施例中，所述除氧腔室的腔壁上具有气孔，所述除氧腔室通过所述气孔与所述第一培养腔连通。

在其中一个实施例中，所述气孔靠近所述第二密封塞设置。

在其中一个实施例中，所述多孔滤膜的孔径为0.4μm。

在其中一个实施例中，所述多孔滤膜为PC膜或PE膜。

在其中一个实施例中，所述第一培养容器为圆台体结构，且底面积较小的一端设有所述多孔滤膜。

在其中一个实施例中，所述第二培养容器为圆柱体结构。

在其中一个实施例中，所述第一培养容器的外壁上设有用于支撑在所述第二培养容器的开口端的支撑柱。

在其中一个实施例中，多个所述第二培养容器集成在一起构成多孔板结构。

上述细胞共培养装置可以在体外模拟体内真实环境，用于厌氧细菌与其他细胞的相互作用研究，如可以用于厌氧细菌与其定植处细胞及体内其他系统的相互作用研究。该细胞共培养装置可实现对共培养系统中各成分的精确控制，从细胞水平乃至分子水平对共培养系统的基因组、蛋白质组、代谢组等进行精确分析，为体内厌氧菌群、药物等临床研究提供可靠的验证方法。

附图说明

图1为一实施方式的细胞共培养装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，一实施方式的细胞共培养装置10包括第一培养容器100和第二培养容器200。

第一培养容器100具有第一培养腔102。第一培养容器100还具有与第一培养腔102直接连通的第一加样口(图中未标示)。该第一加样口处设有用于密封该第一加样口的第一密封塞110。第一培养容器100的底部设有与第一培养腔102连通的开口且该开口由多孔滤膜120封住。第一培养容器100内设有用于盛放除氧剂的除氧腔室104。除氧腔室104具有第二加样口(图中未标示)。该第二加样口处设有用于密封该第二加样口的第二密封塞130。除氧腔室104与第一培养腔102连通。

第二培养容器200具有第二培养腔202。第二培养容器200还具有第二培养腔连通的开口204。第一培养容器100的底部能够从该开口伸入至第二培养腔202中。当第一培养容器100伸入至第二培养容器200中后，第一培养容器100能够架在第二培养容器200上并使第一培养容器100的底部与第二培养容器200的底部之间具有间隙。

在图示所示实施例中，第一培养容器100为圆台体结构，且顶部为底面积较大的一端，底部为底面积较小的一端，设有多孔滤膜120。具体的，在一个实施例中，该圆台体结构的顶部直径为16mm，底部内径为8mm，高度为15mm。第二培养容器为圆柱体结构，如内径是16mm的圆柱体，高度15mm。

在一个实施例中，第一培养容器100的外壁上设有用于支撑在第二培养容器200的开口端的支撑柱140。支撑柱140有多个，如2个、3个或4个等，多个支撑柱140均匀分布在第一培养容器100的外壁上。在图示所示实施例中，四个支撑柱位于第一培养容器100的靠近上方的位置，具体是距离顶部6mm处。第一培养容器100通过支撑柱140架在第二培养容器200的上方，第一培养容器100的外周壁与第二培养容器200之间有间隙，从而不会形成密封，可使空气或氧气等进入第二培养容器200中。在其他实施例中，第一培养容器100也可以通过其他方式架在第二培养容器200中，不限于上面所述。

在图示所示实施例中，第一加样口和第二加样口均位于第一培养容器100的顶部，不易造成污染，加样方便。在其他实施例中，第一加样口和第二加样口的设置位置不限于位于第一培养容器100的顶部，第一加样口与第二加样口可以其中之一或者都位于第一培养容器100的顶部。

除氧腔室104可以是但不限于圆柱体形状，如在图示所示实施例中，除氧腔室104是一个内径为6mm、高度5mm的圆柱体结构。在一个实施例中，除氧腔室104的腔壁上具有气孔(图未示)。除氧腔室104通过气孔与第一培养腔102连通。气孔的孔径优选但不限于2mm，气孔的数量如可以是4个，4个气孔围绕除氧腔室104均匀分布。进一步，在一个实施例中，气孔靠近第二密封塞130设置。除氧腔室104内可以预装除氧剂的一部分，如可以预装焦没食子酸等，在需要除氧时，通过第二密封塞130注入如氢氧化钠、氢氧化钾等强碱溶液反应即可。

在一个实施例中，第一密封塞110与第二密封塞130为橡胶塞。为保证密封性能，在针穿刺后，可以在针刺位置贴上贴纸，以封闭注射孔。

在一个实施例中，多孔滤膜120的滤孔孔径为0.4μm。多孔滤膜120可以是但不限于PC膜或PE膜等。

进一步，在一个实施例中，多个第二培养容器200可以集成在一起构成多孔板结构，以便于实验对比和同步操作。

本文所述厌氧细菌可以是健康人或病人(如各类消化道疾病患者、各类癌症患者、各类神经系统疾病患者或各类免疫系统疾病患者等)、或动物(如实验、畜牧、养殖、野生的各种动物，如小鼠、大鼠、兔、狗、猴、牛、羊、鸡、鸭、鹅、鱼、虾、树鼩等)的肠道菌群细菌、阴道菌群细菌(如有)、口腔菌群细菌(如有)等。所培养的厌氧细菌可以是单一的细菌，也可以是混合的细菌等。

本文所述的第一需氧细胞优选是但不限于厌氧细菌的定植处细胞，如肠道菌群细菌对应的第一需氧细胞是肠道上皮细胞。第一需氧细胞可以是正常细胞，也可以是病变细胞。第一需氧细胞的供体及供体的状态同上述厌氧细菌的供体。

本文所述的第二需氧细胞可以是各类细胞，如消化系统、神经系统、心血管系统、免疫系统等各类系统的细胞，具体的，如用于研究免疫系统的外周血单个核细胞，用于研究神经系统的神经细胞等。第二需氧细胞可以是正常细胞，也可以是病变细胞。第二需氧细胞的供体及供体的状态同上述厌氧细菌的供体。

上述细胞共培养装置10可以用于厌氧细菌与多种细胞之间相互作用的研究，如可以先在第一培养腔102内的多孔滤膜120上接种第一需氧细胞，在第二培养容器200内培养第二需氧细胞，在第一需氧细胞培养至所需的状态(合适的密度和形态，如肠道上皮细胞分化为肠道上皮样状态)后，对第一培养容器100进行除氧操作，具体的可以是在除氧腔室104内添加除氧剂，并密封第一密封塞110和第二密封塞130，通过注射针等注射装置向第一培养腔102内注液或吸液，在厌氧培养基中的氧含量指示剂指示第一培养腔102内无氧气时，通过注射装置接种厌氧细菌。最后，将接种有厌氧细菌且多孔滤膜120上贴壁生长有第一需氧细胞的第一培养容器100架在第二培养容器200上进行共培养。

在第二培养容器200培养第二需氧细胞之前，可以先对第二培养容器200的底部进行包被修饰，如使用多聚赖氨酸等多聚氨基酸进行包被，以培养各种需氧细胞，如外周血单个细胞PBMC，以研究肠道菌群等厌氧细菌对于免疫细胞的影响；培养各种肿瘤细胞，以研究厌氧细菌对各系统肿瘤的影响；培养神经细胞，以研究厌氧细菌对神经系统的影响等。

上述细胞共培养装置10可以在体外模拟体内真实环境，用于厌氧细菌与其他细胞的相互作用研究，如可以用于厌氧细菌与其定植处细胞及体内其他系统的相互作用研究。该细胞共培养装置10可实现对共培养系统中各成分的精确控制，从细胞水平乃至分子水平对共培养系统的基因组、蛋白质组、代谢组等进行精确分析，为体内厌氧菌群、药物等的临床研究提供可靠的验证方法。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种细胞共培养装置，其特征在于，包括第一培养容器和第二培养容器；

所述第一培养容器具有第一培养腔，所述第一培养容器还具有与所述第一培养腔直接连通的第一加样口，该第一加样口处设有用于密封该第一加样口的第一密封塞，所述第一培养容器的底部设有与所述第一培养腔连通的开口且该开口由多孔滤膜封住，所述第一培养容器内设有用于盛放除氧剂的除氧腔室，所述除氧腔室具有第二加样口，该第二加样口处设有用于密封该第二加样口的第二密封塞，所述除氧腔室与所述第一培养腔连通；

所述第二培养容器具有第二培养腔，所述第二培养容器还具有所述第二培养腔连通的开口，所述第一培养容器的底部能够从该开口伸入至所述第二培养腔中，且当所述第一培养容器伸入至所述第二培养容器中后，所述第一培养容器能够卡在所述第二培养容器上以使所述第一培养容器的底部与所述第二培养容器的底部之间具有间隙。

2.如权利要求1所述的细胞共培养装置，其特征在于，所述第一加样口和/或所述第二加样口位于所述第一培养容器的顶部。

3.如权利要求1所述的细胞共培养装置，其特征在于，所述除氧腔室的腔壁上具有气孔，所述除氧腔室通过所述气孔与所述第一培养腔连通。

4.如权利要求3所述的细胞共培养装置，其特征在于，所述气孔靠近所述第二密封塞设置。

5.如权利要求1所述的细胞共培养装置，其特征在于，所述多孔滤膜的孔径为0.4μm。

6.如权利要求5所述的细胞共培养装置，其特征在于，所述多孔滤膜为PC膜或PE膜。

7.如权利要求1所述的细胞共培养装置，其特征在于，所述第一培养容器为圆台体结构，且底面积较小的一端设有所述多孔滤膜。

8.如权利要求7所述的细胞共培养装置，其特征在于，所述第二培养容器为圆柱体结构。

9.如权利要求8所述的细胞共培养装置，其特征在于，所述第一培养容器的外壁上设有用于支撑在所述第二培养容器的开口端的支撑柱。

10.如权利要求1～9中任一项所述的细胞共培养装置，其特征在于，多个所述第二培养容器集成在一起构成多孔板结构。