CN211394493U - 组织工程产品培养装置 - Google Patents

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CN211394493U CN201820242937.3U CN201820242937U CN211394493U CN 211394493 U CN211394493 U CN 211394493U CN 201820242937 U CN201820242937 U CN 201820242937U CN 211394493 U CN211394493 U CN 211394493U
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杨柳
程朋真
颉强
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Abstract

本实用新型公开了一种组织工程产品培养装置,包括:培养液储存罐、培养液循环管路和生化培养仓;培养液储存罐用于储存培养液,生化培养仓用于培养组织工程产品;培养液储存罐通过培养液循环管路与生化培养仓连通以向生化培养仓循环输送培养液;其中,生化培养仓与培养液循环管路可分离地连接。从而在组织工程产品培养完成后,直接将生化培养仓拆下并运送至医疗单位,无需将培养好的组织工程产品由反应器中取出并重新包装。解决了现有技术中直接通过生物反应器构建的组织材料在培养和运输时容易造成污染的问题。

Description

组织工程产品培养装置
技术领域
本实用新型涉及组织工程与再生医学领域,具体而言,涉及一种组织工程产品培养装置。
背景技术
各种创伤、感染和疾病导致的器官缺损的治疗仍是医学难题之一,再生医学和组织工程技术的发展为构建“安全、有效的组织器官移植替代物”带来了新希望。
组织工程移植物主要由材料和细胞构成,其中材料包含人工骨、血管、神经、皮肤、内脏等,可广泛用于修复人体组织缺损;细胞应用较广泛的有间充质干细胞、造血干细胞和人造多能干细胞等。材料为细胞粘附和迁移提供支架,细胞赋予材料生物学活性,两者相辅相成,缺一不可。
体外构建和运输是组织工程产品的从实验室走向临床的最关键步骤。体外构建是将患者自体细胞与材料预先在体外复合并维持一段时间,从而使细胞适应材料微环境,可以稳定存活,增殖。
为了提高细胞活力,目前多采用生物反应器构建材料,但生物反应器结构复杂,操作繁琐且安全性低。另外,通过生物反应器培养后的移植物从实验室运输至手术室的时需要经过多个步骤,具体地,需要从生物反应器内取出移植物-包装(留样检测)-运输-使用途中,步骤较多,极易造成污染。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种组织工程产品培养装置,以至少解决现有技术中直接通过生物反应器培养的组织材料在培养和运输时容易造成污染的问题。
为了实现上述目的,本实用新型提供了一种组织工程产品培养装置,包括:培养液储存罐、培养液循环管路和生化培养仓;培养液储存罐用于储存培养液,生化培养仓用于培养组织工程产品;培养液储存罐通过培养液循环管路与生化培养仓连通以向生化培养仓循环输送培养液;其中,生化培养仓与培养液循环管路可分离地连接。
进一步地,培养液循环管路包括:送液管,送液管的第一端口与培养液储存罐连通,送液管的第二端口由生化培养仓的底部与生化培养仓连通以通过生化培养仓的底部向生化培养仓内输送培养液;蠕动泵,设置在送液管上,以向送液管内施加泵送压力;其中,送液管上设置有第一阀门,第一阀门用于控制送液管的导通和断开。
进一步地,培养液循环管路还包括:回液管,回液管的第一端口由生化培养仓的顶部与生化培养仓连通,回液管的第二端口与培养液储存罐连通以使生化培养仓内的培养液返回至培养液储存罐内;其中,回液管设置有第二阀门,第二阀门用于控制回液管的导通和断开。
进一步地,第一阀门和第二阀门均为双层阀门。
进一步地,第一阀门设置在靠近送液管的第二端口的一端;第二阀门设置在靠近回液管的第一端口的一端。
进一步地,组织工程产品培养装置还包括:营养管,沿生化培养仓的高度方向穿设在生化培养仓内,营养管具有位于生化培养仓外部的进液端口和回液端口;其中,送液管的第二端口与营养管的进液端口连通以向生化培养仓内输送培养液,营养管的回液端口与回液管的第一端口连通以使生化培养仓内的培养液返回至培养液储存罐内。
进一步地,营养管上开设有透液孔,透液孔为多个;其中,营养管通过透液孔与生化培养仓内的培养液进行循环交换。
进一步地,培养液储存罐上设置有换气管,换气管的第一端口与培养液储存罐的内部连通,换气管的第二端口上设置有无菌滤膜,无菌滤膜用于使外部空气经过过滤后通过换气管进入培养液储存罐内。
进一步地,生化培养仓上设置有进料口,进料口为双层自封口。
进一步地,生化培养仓上设置有连接部件,连接部件为粘钩或卡扣,连接部件用于将生化培养仓固定连接在反应设备上。
应用本实用新型技术方案的组织工程产品培养装置,包括:培养液储存罐、培养液循环管路和生化培养仓;培养液储存罐用于储存培养液,生化培养仓用于培养组织工程产品;培养液储存罐通过培养液循环管路与生化培养仓连通以向生化培养仓循环输送培养液;其中,生化培养仓与培养液循环管路可分离地连接。从而在组织工程产品培养完成后,直接将生化培养仓拆下并运送至医疗单位,无需将培养好的组织工程产品由反应器中取出并重新包装。解决了现有技术中直接通过生物反应器构建的组织材料在培养和运输时容易造成污染的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本申请的一部分,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
图1是根据本实用新型实施例可选的一种组织工程产品培养装置的结构示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
10、培养液储存罐;11、换气管;12、无菌滤膜;20、培养液循环管路;21、送液管;22、回液管;23、第一阀门;24、第二阀门;25、蠕动泵;30、生化培养仓;31、进料口;32、连接部件;40、营养管;41、进液端口;42、回液端口;43、透液孔。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本实用新型保护的范围。
根据本实用新型实施例的组织工程产品培养装置,如图1所示,包括培养液储存罐10、培养液循环管路20和生化培养仓30;培养液储存罐10用于储存培养液,生化培养仓30用于培养组织工程产品;培养液储存罐10通过培养液循环管路20与生化培养仓30连通以向生化培养仓30循环输送培养液;其中,生化培养仓30与培养液循环管路20可分离地连接。
应用本实用新型实施例的组织工程产品培养装置,包括培养液储存罐10、培养液循环管路20和生化培养仓30;培养液储存罐10用于储存培养液,生化培养仓30用于培养组织工程产品;培养液储存罐10通过培养液循环管路20与生化培养仓30连通以向生化培养仓30循环输送培养液;其中,生化培养仓30与培养液循环管路20可分离地连接。从而在组织工程产品培养完成后,直接将生化培养仓30拆下并运送至医疗单位,无需将培养好的组织工程产品由反应器中取出并重新包装。解决了现有技术中直接通过生物反应器构建的组织材料在培养和运输时容易造成污染的问题。
具体实施时,在生物组织培养过程中,需要在培养液中不断地补充二氧化碳气体。因此,在培养液储存罐10上设置有换气管11,换气管11的第一端口与培养液储存罐10的内部连通,换气管11的第二端口上设置有无菌滤膜12,无菌滤膜12能够将外部空气中的细菌和杂质过滤后通过换气管11通入培养液储存罐10内的培养液中,从而为培养液不断地注入二氧化碳气体。培养液储存罐10在整个反应过程中置于细胞孵箱内,通过无菌滤膜12进行气体交换,满足细胞存活、生长对二氧化碳的需求。
进一步地,生化培养仓30上设置有进料口31,进料口31为双层自封口。通过进料口31可以将待培养的组织工程产品放入生化培养仓30内。放入组织工程产品后,通过双层自封口可以将生化培养仓30密封以封存组织工程产品并确保其在体外构建过程中处于无菌环境。放入生化培养仓30内的组织工程产品以培养液为媒介,可接受旋转、震荡、脉冲式力学刺激,加强细胞功能锻炼,提高其存活率从而增加产品效能。
生化培养仓30内构建的组织工程产品包括采用3D打印技术,根据患者病情设计的个体化材料,如缺损的骨组织、血管、气管、神经、肌肉、皮肤、内脏等,以实现精准医疗。可以根据构建的组织工程产品的大小选择大小适当的生化培养仓30,以节省培养液和成本。
培养液循环管路20包括:送液管21和回液管22,送液管21的第一端口与培养液储存罐10连通。具体地,送液管21的第一端口由培养液储存罐10的上部进入培养液储存罐10内部并一直延伸至培养液储存罐10的底部,从而使送液管21的第一端口能够位于培养液的液面一下。送液管21的第二端口由生化培养仓30的底部与生化培养仓30连通;在送液管21上设置有蠕动泵25,蠕动泵25向送液管21内施加泵送压力从而将培养液储存罐10的培养液通过送液管21抽送至生化培养仓30内。通过蠕动泵25可以调节培养液的流向和流速。
回液管22的第一端口由生化培养仓30的顶部与生化培养仓30连通,回液管22的第二端口与培养液储存罐10连通。具体地,回液管22的第二端口由培养液储存罐10的上部进入培养液储存罐10内部,回液管22的第二端口位于培养液储存罐10的上部空间。抽送至生化培养仓30内的培养液随着液面的上升并最终从回液管22溢出并返回至培养液储存罐10实现培养液的循环输送,将融入二氧化碳的培养液不断地输送至生化培养仓30内。
送液管21上设置有第一阀门23,第一阀门23用于控制送液管21的导通和断开;回液管22设置有第二阀门24,第二阀门24用于控制回液管22的导通和断开;第一阀门23设置在靠近送液管21的第二端口的一端;第二阀门24设置在靠近回液管22的第一端口的一端。从而在完成组织培养后将第一阀门23和第二阀门24均关闭,使生化培养仓30内形成密闭空间,然后从第一阀门23和第二阀门24靠近培养液储存罐10的一侧将送液管21和回液管22剪断,使生化培养仓30与培养液循环管路20分离,即可将生化培养仓30直接运送至手术室,在此过程中,培养的组织工程产品始终处于生化培养仓30内密闭的空间内,不会造成细菌感染和污染,保证生物组织的正常存活、繁殖和活力,最终保证手术的成功率。
进一步地,为了加强对生化培养仓30的密封效果,可选地,第一阀门23和第二阀门24均为双层阀门。
为了保证培养液在生化培养仓30内的循环效果,增加二氧化碳在生化培养仓30内的循环量,进一步地,组织工程产品组织工程产品培养装置还包括营养管40,营养管40沿生化培养仓30的高度方向穿设在生化培养仓30内。具体地,营养管40可拆卸地安装在生化培养仓30内。
营养管40具有位于生化培养仓30外部的进液端口41和回液端口42;进液端口41位于生化培养仓30的底部,回液端口42位于生化培养仓30的顶部;送液管21的第二端口与营养管40的进液端口41连通,营养管40上开设有透液孔43,透液孔43为多个,培养液通过进液端口41进入营养管40后通过透液孔43与生化培养仓30内的培养液进行循环交换。营养管40的回液端口42与回液管22的第一端口连通以使生化培养仓30经过循环后的培养液返回至培养液储存罐10内。通过设置营养管40可以培养大段组织工程产品,营养管40穿过生化培养仓30中心,从内部供应培养液,全面提高细胞活率
本实施例的组织工程产品组织工程产品培养装置具有部分生物反应器的功能,还可以结合其他反应设备进行培养,具体地,在生化培养仓30的外壁上设置有连接部件32,连接部件32为粘钩或卡扣,可选地,粘扣或卡扣设置有两副,通过粘扣或卡扣可以将生化培养仓30固定连接在生物反应器或其他3D培养设备上,实现旋转,震荡,脉冲等力学刺激,模拟体内力学环境实现3D培养,极大的促进靶细胞在材料内的存活和转归,从而增强组织工程产品的有效性能,且操作简单,安全。
可选地,培养液储存罐10、培养液循环管路20和生化培养仓30可采用如聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、硅橡胶、聚氯乙烯、砜、聚酰胺等材料制成。培养液循环管路20中的送液管21和回液管22以及生化培养仓30为一次性耗材,在使用完毕后直接废弃,可减少交叉感染。培养液循环管路20中的其他配件以及培养液储存罐10可高压或辐照灭菌后重复使用。
本实用新型的体外构建运输一体化装置,可以在构建完成直接封闭阀门,剪开营养管后运输至手术单位。特制的自封口和阀门均设置为双层串联,更安全有效。减少了中间环节的一体化装置,必然可以促进再生和转化医学的发展,为科研到临床应用奠定坚实的基础。
目前获批的组织工程产品较多,涉及骨科、皮肤、呼吸、心血管、消化等多个学科领域,但多数材料不含细胞,生物活性低。另外,个别患者的缺损位置、形状不一,普通材料难以完美契合创伤缺口,往往需要在手术台上修整材料,增加手术时间和难度。本实用新型的组织工程产品培养装置不但可预先装载成品材料培养后直接应用,还可临时装载根据患者病情设计订制的个性化材料,实现精准医疗。
目前国内获批的干细胞和再生医学GMP实验室较少,且实验室与手术室之间有一定距离。组织工程产品体外构建完成如何运输至手术室,一直是转化医学领域亟待解决的问题。
本实用新型的组织工程产品体外构建运输一体化装置操作简单,便捷,能够在很大程度上提高组织工程产品的有效性和安全性,解决了产品体外构建-运输传统技术步骤繁琐,易污染且细胞成活率低的问题。
以上仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种组织工程产品培养装置,其特征在于,包括:
培养液储存罐(10)、培养液循环管路(20)和生化培养仓(30);
所述培养液储存罐(10)用于储存培养液,所述生化培养仓(30)用于培养组织工程产品;所述培养液储存罐(10)通过所述培养液循环管路(20)与所述生化培养仓(30)连通以向所述生化培养仓(30)循环输送培养液;
其中,所述生化培养仓(30)与所述培养液循环管路(20)可分离地连接。
2.根据权利要求1所述的组织工程产品培养装置,其特征在于,所述培养液循环管路(20)包括:
送液管(21),所述送液管(21)的第一端口与所述培养液储存罐(10)连通,所述送液管(21)的第二端口由所述生化培养仓(30)的底部与所述生化培养仓(30)连通以通过所述生化培养仓(30)的底部向所述生化培养仓(30)内输送培养液;
蠕动泵(25),设置在所述送液管(21)上,以向所述送液管(21)内施加泵送压力;
其中,所述送液管(21)上设置有第一阀门(23),所述第一阀门(23)用于控制所述送液管(21)的导通和断开。
3.根据权利要求2所述的组织工程产品培养装置,其特征在于,所述培养液循环管路(20)还包括:
回液管(22),所述回液管(22)的第一端口由所述生化培养仓(30)的顶部与所述生化培养仓(30)连通,所述回液管(22)的第二端口与所述培养液储存罐(10)连通以使所述生化培养仓(30)内的培养液返回至所述培养液储存罐(10)内;
其中,所述回液管(22)设置有第二阀门(24),所述第二阀门(24)用于控制所述回液管(22)的导通和断开。
4.根据权利要求3所述的组织工程产品培养装置,其特征在于,所述第一阀门(23)和所述第二阀门(24)均为双层阀门。
5.根据权利要求3所述的组织工程产品培养装置,其特征在于,所述第一阀门(23)设置在靠近所述送液管(21)的第二端口的一端;所述第二阀门(24)设置在靠近所述回液管(22)的第一端口的一端。
6.根据权利要求3所述的组织工程产品培养装置,其特征在于,所述组织工程产品培养装置还包括:
营养管(40),沿所述生化培养仓(30)的高度方向穿设在所述生化培养仓(30)内,所述营养管(40)具有位于所述生化培养仓(30)外部的进液端口(41)和回液端口(42);
其中,所述送液管(21)的第二端口与所述营养管(40)的所述进液端口(41)连通以向所述生化培养仓(30)内输送培养液,所述营养管(40)的所述回液端口(42)与所述回液管(22)的第一端口连通以使所述生化培养仓(30)内的培养液返回至所述培养液储存罐(10)内。
7.根据权利要求6所述的组织工程产品培养装置,其特征在于,所述营养管(40)上开设有透液孔(43),所述透液孔(43)为多个;
其中,所述营养管(40)通过所述透液孔(43)与所述生化培养仓(30)内的培养液进行循环交换。
8.根据权利要求1所述的组织工程产品培养装置,其特征在于,所述培养液储存罐(10)上设置有换气管(11),所述换气管(11)的第一端口与所述培养液储存罐(10)的内部连通,所述换气管(11)的第二端口上设置有无菌滤膜(12),所述无菌滤膜(12)用于使外部空气经过过滤后通过所述换气管(11)进入所述培养液储存罐(10)内。
9.根据权利要求1所述的组织工程产品培养装置,其特征在于,所述生化培养仓(30)上设置有进料口(31),所述进料口(31)为双层自封口。
10.根据权利要求1所述的组织工程产品培养装置,其特征在于,所述生化培养仓(30)上设置有连接部件(32),所述连接部件(32)为粘钩或卡扣,所述连接部件(32)用于将所述生化培养仓(30)固定连接在反应设备上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115372151A (zh) * 2022-10-24 2022-11-22 中国中医科学院望京医院(中国中医科学院骨伤科研究所) 一种脊柱的加载系统及方法

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