CN212247072U - 一种用于体外3d细胞、组织培养的微流控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于体外3D细胞、组织培养的微流控装置，所述的装置包括覆盖层，细胞、组织培养腔室层，其中覆盖层包括进液孔，出液孔，进液孔、出液孔上下均有鲁尔接头，可以外接PE管，细胞、组织培养腔室层包括多个细胞、组织器官培养池，每个培养池两侧均有扣持臂。采用本实用新型的装置进行细胞培养，可以在体外同时进行多个细胞、组织的培养实验，并且，本实用新型采用微流控的设计可以方便、快速的检测、监控细胞、组织的培养状态。

Description

一种用于体外3D细胞、组织培养的微流控装置

技术领域

本实用新型属于生物材料领域，具体涉及一种用于体外3D细胞、组织培养的微流控装置。

背景技术

二维细胞培养缺乏源组织微环境，与体内细胞生长方式存在显著差异,从而造成药物响应模式及信号分子通路的表达与生物体内的不同；另外，动物模型周期长、操作复杂、实验成本高，同时存在一定的伦理问题。更为重要的是，目前的培养装置仅能满足单一的细胞培养，不能同时用于细胞、组织的培养，因此，需要构建一种可以在体外可以同时用于细胞、组织培养的装置，以实现更仿生的细胞、组织培养。

随着科学技术的不断发展进步，对细胞、组织的培养装置有很多，但是目前现有的培养装置多数仅限于一种单细胞的2D培养，无法在一种装置上同时可以进行细胞、组织的仿生培养。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种体外同时可以用于3D细胞、组织培养的微流控装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种用于体外3D细胞、组织培养的微流控装置，

包括培养单元，所述培养单元包括覆盖层和培养池，

所述培养池设置在培养层上，所述培养池能够被用于细胞、组织的培养；

覆盖层和培养层通过固持装置结合在一起；覆盖层上有进液孔和出液孔，用于泵入培养液或者收集培养液。

作为优选，本装置可以外界蠕动泵，通过蠕动泵调节

进一步地，所述装置包括至少两组培养单元，优选地，包括六组培养单元，六组培养单元成两排排列形成整个微流控培养装置。

进一步地，每个培养单元中的培养池各自独立，每个培养单元设有各自的进液孔和出液孔组，以更好的方便操作者使用。

作为优选，所述培养池为圆柱体，深度为1.2-1.6cm，优选为1.5cm，其圆形直径为2.5-4cm，优选为3.5cm。

进一步地，固持装置为扣持臂，每个培养单元包括至少一对扣持臂，所述扣持臂设置在培养池的侧面，扣持臂上设有卡扣结构，覆盖层可以卡在卡扣结构处，用于支撑和固定。

进一步地，进液孔和出液孔的上下两端均有鲁尔接头，用于外接PE管，所述鲁尔接通通过医用级环氧树脂AB胶固连在进液孔和出液孔上。

进一步地，所述进液孔和出液孔上的上端设置封堵帽。

进一步地，封堵帽的开口处的内径略大于其所在的进液孔或出液孔的外径，封堵帽的中间部分的内径等于其所在的进液孔或出液孔的外径，所述封堵帽的最内端的内径小于其所在的进液孔或出液孔的外径，此设置便于对封堵帽进行操作，且能有效对进出孔进行封堵。

进一步地，培养池为圆形培养区域。

进一步地，培养池的材质为PDMS，其余部分，例如扣持臂或覆盖层材质选自聚苯乙烯系塑料、聚碳酸酯中的至少一种。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的提供了一种微流控培养装置，能够用于3D体外培养细胞、组织，这种培养方式，使得代谢废物能够及时排出，并且能够真实准确的模拟细胞、组织在体内的生长情况，同时实验周期短，花费少。

(2)本实用新型的3D细胞、组织培养装置进行体外培养时，三维、流动培养条件为细胞、组织微环境体外模拟提供了重要手段。同时，实验周期短，操作简便，重复性高，可以进行高效的药物检测等研究。

(3)本实用新型的3D细胞、组织培养装置不仅可用于培养再种植之后的脱细胞肝脏，还可用于培养其他组织，如再种植之后的肾脏、心脏等；以及多种细胞的共培养，干细胞诱导形成的类器官的培养等；该3D细胞、组织培养装置还可以用于动物组织代谢和(或)药物筛选研究。

附图说明

图1为本实用新型的培养单元的结构示意图。

图2为图1的爆炸图。

图3为本实用新型的微流控培养装置的整体结构示意图。

图4为本实用新型的使用时的部分预实验结果。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例的形式对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

需要指出的是，实施例是为了便于本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，不应视为对本实用新型的限制，基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，是本实用新型的整体装置中的一个培养单元，培养单元可以单独用于细胞或组织的培养，也可以和其他培养单元并联或串联在蠕动泵上，进行细胞或组织的培养。

培养单元包括覆盖层1，覆盖层1上设有进液孔1-1和出液孔1-2，进液孔1-1的上端有设有第一上鲁尔接头1-3，进液孔1-1的下端设有第一下鲁尔接头1-5，出液孔1-2的上端设有第二上鲁尔接头1-4，出液孔1-2的下端设有第二下鲁尔接头1-6，第一上鲁尔接头1-3、第一下鲁尔接头1-5、第二上鲁尔接头1-4以及第二下鲁尔接头1-6均通过医用级环氧树脂AB胶固定在覆盖层1上，在进液孔1-1的入口处和出液孔1-2的出口处均设置有封堵帽1-7。

培养单元还包括培养池2-2，培养池2-2设置在培养层2上，每个培养池2-2对应一个覆盖层1，但是多个培养池2-2，如图2所示，可以共用一个培养层2，培养层2上可以为每个培养单元分割区域。

培养层2上设置为每个培养池2-2设置固持装置，用于将培养池2-2和覆盖层1结合固定在一起。

作为一种优选的方式，覆盖层1可以为圆形、椭圆形、长方形、三角形或者其他任何合适的形状。在所示实施例中，覆盖层1均为圆形，直径5cm，厚约1.8mm的聚苯乙烯系塑料材料。

作为一种优选的方式，养腔池2-2可以为圆柱，长方体或者其他任何合适的体积。在所示实施例中，细胞、组织培养池2-2为圆柱体，高度为1.5cm，直径为3.5cm的PDMS材料。

如图1-2所示，覆盖层1和培养腔室层2通过固持装置结合在一起。

作为一种优选的方式，固持装置为扣持臂2-1。

作为一种优选的方式，进液孔1-1、出液孔1-2均为圆形孔。

作为一种优选的方式，进液孔1-1、出液孔1-2均为直径为1.8mm的圆形孔。

作为一种优选的方式，封堵帽1-7设有内孔，可以套在进液孔1-1或者出液孔1-2上，用于封堵，封堵帽1-7内孔的口部尺寸略大于所在的进液孔1-1或者出液孔1-2的外径，便于套入，封堵帽1-7的内孔的中部尺寸与进液孔1-1或者出液孔1-2的外径相同，封堵帽1-7的内孔的最内部的尺寸小于进液孔1-1或者出液孔1-2的外径可以实现封堵，防止掉落。

作为一种优选的方式，封堵帽1-7的上端的外部尺寸较大，方便对封堵帽进行操作，其并且能有效对进出液孔进行封堵。

作为一种优选的方式，该微流控装置的材质为PDMS、聚苯乙烯系塑料的一种或者多种。但微流控芯片的材质不仅仅局限于PDMS、聚苯乙烯系塑料，还可以为其他任何适用的高分子聚合物材料。

采用本实用新型的微流控培养装置可以进行体外3D细胞、组织培养的培养方法，该装置的具体使用方法可以采用以下方式：

(1)在温度37℃，氧气浓度为95％，二氧化碳浓度为5％的环境中，用镊子将再种植之后的脱细胞肝脏放入培养池2-2，使用固持装置扣持臂2-1，将覆盖层1，细胞、组织培养腔室层2结合在一起。

(2)将该微流控装置外接蠕动泵，以3mL/min的速度，加入培养液，进行培养。在所示实施例中，该微流控装置进液孔1-1、出液孔1-2的上下鲁尔接头处连接PE管，装置外接蠕动泵，以3mL/min的速度为培养层持续提供培养液，培养液通过外接的PE管进入培养池2-2。

(3)从出液孔收集培养腔室内的培养液，用于检测分析，或者打开固持装置，取出组织，进行观察与检测。

(4)根据目前预实验结果，再种植之后的脱细胞肝脏按以上方式进行培养，6孔板中的再种植之后的脱细胞肝脏给与相同的培养环境，但为静态培养基。图3可以看出，48小时培养之后，微流控装置中的再种植之后的脱细胞肝脏中的细胞比在2D环境中的存活率较高，说明再种植之后的组织在此装置中存活情况较好，有利于行更进一步的检测。

整个培养过程都处于：温度37℃，氧气浓度为95％，二氧化碳浓度为5％的环境。

在所示实施例中，再种植之后的脱细胞肝脏培养液能够通过流出孔外接的PE管流出，收集流出的培养液进行检测分析；或者打开固持装置，取出再种植之后的脱细胞肝脏切片，进行观察与检测。

进一步地，将特定药物加入培养液里，然后将次培养液泵入培养池中，收集流出的培养液，检测培养液成分的变化；或者打开用于固持的螺栓，取出组织，观察组织中细胞表型或者进行其他进一步检测。

该3D细胞、组织培养装置不仅可用于培养再种植之后的脱细胞肝脏，还可用于培养其他组织，如再种植之后的肾脏、心脏等；以及多种细胞的共培养，干细胞诱导形成的类器官的培养等；该3D细胞、组织培养装置还可以用于动物组织代谢和(或)药物筛选研究。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种用于体外3D细胞、组织培养的微流控装置，其特征在于，

包括培养单元，所述培养单元包括覆盖层和培养池，

所述培养池设置在培养层上，所述培养池能够被用于细胞、组织的培养；

覆盖层和培养层通过固持装置结合在一起；覆盖层上有进液孔和出液孔。

2.根据权利要求1所述的一种用于体外3D细胞、组织培养的微流控装置，其特征在于，所述装置包括至少两组培养单元。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于体外3D细胞、组织培养的微流控装置，其特征在于，每个培养单元中的培养池各自独立，每个培养单元设有各自的进液孔和出液孔组。

4.根据权利要求1所述的一种用于体外3D细胞、组织培养的微流控装置，其特征在于，固持装置为扣持臂，每个培养单元包括至少一对扣持臂，所述扣持臂设置在培养池的侧面。

5.根据权利要求1所述的一种用于体外3D细胞、组织培养的微流控装置，其特征在于，进液孔和出液孔的上下两端均有鲁尔接头，用于外接PE管，所述鲁尔接头通过医用级环氧树脂AB胶固连在进液孔和出液孔上。

6.根据权利要求1所述的一种用于体外3D细胞、组织培养的微流控装置，其特征在于，所述进液孔和出液孔上的上端设置封堵帽。

7.根据权利要求6所述的一种用于体外3D细胞、组织培养的微流控装置，其特征在于，封堵帽的开口处的内径略大于其所在的进液孔或出液孔的外径，封堵帽的中间部分的内径等于其所在的进液孔或出液孔的外径，所述封堵帽的最内端的内径小于其所在的进液孔或出液孔的外径。

8.根据权利要求1所述的一种用于体外3D细胞、组织培养的微流控装置，其特征在于，培养池为圆形培养区域。

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