CN219136814U - 细胞培养装置 - Google Patents

Abstract

提供一种细胞培养装置，其特征在于，所述细胞培养装置包括细胞培养容器和微流控细胞培养室；所述细胞培养容器底部设有混匀装置，混匀装置上方设有多孔层；所述微流控细胞培养室可以被容纳在所述细胞培养容器内多孔层的上方，所述微流控细胞培养室包括侧壁和底部，其底部包括底壁和半透膜，半透膜位于底壁下部，底壁上具有凹陷的通孔。

Description

细胞培养装置

技术领域

本实用新型属于生物微流控技术领域，具体地，本实用新型涉及一种细胞培养装置。

背景技术

细胞培养主要应用于细胞实验室、生物制药企业等。传统的药物临床前研究，主要以二维贴壁细胞培养为主，应用于细胞毒性测试、病毒抗体等目标产物生产等环节。现有的细胞培养技术方案还需要进行以下改进：1、更好地还原正常组织器官中的三维(3D)特征，提高细胞生长效率和目标产物生产效率；2、尽量避免细胞损伤后脱落的副产物对目标产物分析产生影响、干扰目标产物精确定量。

实用新型内容

本实用新型提供一种细胞培养装置，可用于微流控细胞培养，能够为细胞培养提供稳定的环境，以便于稳定生成具有功能的3D细胞球。

本实用新型提供一种细胞培养装置，其特征在于，所述细胞培养装置包括细胞培养容器和微流控细胞培养室；所述细胞培养容器底部设有混匀装置，混匀装置上方设有多孔层；所述微流控细胞培养室可以被容纳在所述细胞培养容器内多孔层的上方，所述微流控细胞培养室包括侧壁和底部，其底部包括底壁和半透膜，半透膜位于底壁下部，底壁上具有凹陷的通孔。

在一些实施方案中，所述微流控细胞培养室的数量为一个或更多个。

在一些实施方案中，所述多孔层的孔的尺寸使得当所述微流控细胞培养室搁放在所述多孔层上时，不会下陷至该孔中。

在一些实施方案中，所述微流控细胞培养室进一步包括提拉部件。

在一些实施方案中，所述半透膜孔径为5-10微米。

在一些实施方案中，所述凹陷的通孔的横截面为圆形、三角形、正方形或其它多边形。

在一些实施方案中，所述凹陷的通孔的纵向截面为长方形或上大下小的形状。

在一些实施方案中，所述凹陷的通孔在底壁上表面的开孔横截面尺寸为100-800微米。

附图说明

通过以下详细的描述并结合附图将更充分地理解本实用新型，其中相似的元件以相似的方式编号，其中：

图1为本实用新型的细胞培养室的示意图。

图2为本实用新型的细胞培养装置的一个实施例的示意图。

图3为本实用新型的细胞培养装置的另一实施例的示意图。

附图标记：1引导绳、2细胞培养容器、3微流控细胞培养室、4通孔、5多孔层、6混匀装置、7半透膜。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时通常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型中，术语“尺寸”通常指所描述的几何形状或几何成形元件的长度、直径或宽度。术语“横截面尺寸”通常指具有圆形或非圆形横截面的空间、物体或元件的横截面的边缘上两个点之间的最长距离或最大距离的测量值。应该理解，圆形横截面的“横截面尺寸”为该圆形横截面的“直径”。对于圆形横截面而言，术语“横截面尺寸”和“直径”可以互换使用。

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明，但本实用新型不限于下面的实施例。

在本实用新型的一个实施例中，如图2的示意图所示，细胞培养装置包括细胞培养容器2，该培养容器底部设有混匀装置6，混匀装置上方设有多孔层5，多孔层5上方设有微流控细胞培养室3。如图1和图2的示意图所示，微流控细胞培养室3包括侧壁和底部，其底部包括底壁和半透膜，半透膜位于底壁外部，底壁上具有凹陷的通孔4。微流控细胞培养室上设有引导绳1，以方便将微流控细胞培养室从细胞培养容器中取出。

所述细胞培养容器可以是任何形状的培养容器，包括但不限于培养瓶(例如锥形培养瓶、烧杯等)、培养皿、孔板(例如8孔板、16孔板、24孔板、96孔板等)、生物反应器等。

所述混匀装置用于将培养容器中的培养液混合均匀，其可以是搅拌装置，例如由磁力或电机带动的搅拌子。在一些实施方案中，所述搅拌子可以是磁力棒、磁珠等，其由磁力驱动旋转或在特定方向上移动，以使培养液混合均匀。在一些实施方案中，所述搅拌子可以是固定在旋转轴上的旋转棒或旋转叶片，由电机驱动旋转轴旋转，由此带动旋转棒或旋转叶片旋转。

所述多孔层位于混匀装置上方，多孔层与细胞培养容器底面之间的空间足以容纳混匀装置，并能够允许混匀在其中对培养液进行混匀。所述多孔层可以固定在所述细胞培养容器的侧壁上，或者所述多孔层可以置于搁置在细胞培养容器的底面上的支架上，所述支架与所述多孔层可以是一体的，或者以可拆卸的方式相连接。在一些实施方案中，所述多孔层还可以借助所述细胞培养容器侧壁的形状而搁置在该侧壁上，例如当所述细胞培养容器的纵向截面为上大下小的形状，如半球形时，所述多孔层可以自然搁置在所述细胞培养容器的侧壁上，而不会下落至所述细胞培养容器的底部。所述多孔层具有多个孔，用于使多孔层上方的液体与多孔层下方的液体进行物质交换。所述多孔层还可以作为搁板，用于搁放所述微流控细胞培养室。在一些实施方案中，所述多孔层的孔的孔径使得当所述微流控细胞培养室搁放在所述多孔层上时，不会下陷至该孔中。所述多孔层可以使用PE、PMMA、PC等塑料材料，利用热注塑、热压印、3D打印等方式制备。

所述微流控细胞培养室包含细胞培养区和半透膜层两部分。细胞培养区由侧壁和底壁构成。底壁具有一个或多个凹陷的通孔，用于容纳3D细胞球。多个通孔可以呈蜂窝状排列。所述通孔的横截面(即径向截面)的形状可以是任何形状，包括但不限于圆形、椭圆形、三角形、正方形或其它多边形。所述通孔的纵向截面(即轴向截面)可以是长方形，或者是上大下小的形状(例如倒置的梯形)。底壁上凹陷通孔的尺寸应当使得3D细胞球可以容纳在该通孔中。在一些实施方案中，所述通孔的最大横截面尺寸可以是约100-800微米。在一些实施方案中，所述通孔在底壁上表面的开孔横截面尺寸可以是约100-800微米。在一些实施方案中，相邻通孔的孔心间距可以是约100-800微米。细胞培养区可由与细胞相容的材料制成，例如玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)等。用于制备细胞培养区的材料可以是不有助于细胞粘附的。

半透膜层位于底壁下方，所述微流控细胞培养室底部由所述半透膜层密封，避免3D细胞球由底壁的通孔进入培养液中。所述半透膜被设置为细胞培养目标产物(例如抗体、蛋白、病毒等)可以通过所述半透膜，但细胞和细胞碎片无法通过所述半透膜。半透膜的厚度为约100-400微米，孔径大小为约5-10微米，用于细胞培养目标产物分离与交换。用于制备半透膜的材料可以是硝酸纤维素膜或再生纤维素膜等。

微流控细胞培养室上可以设有提拉部件，以便于将微流控细胞培养室从细胞培养容器中取出。虽然在图2所示的实施例中，所述提拉部件为引导绳，但应当理解，在本实用新型中，所述提拉部件不限于引导绳，而是任何可用于将微流控细胞培养室从细胞培养容器中取出的部件，例如任何刚性或柔性的提拉部件，该提拉部件的具有与微流控细胞培养室连接的第一部分，以及伸出所述细胞培养容器(或伸出所述细胞培养容器中的培养液液面之上)的第二部分，通过提拉第二部分可将所述微流控细胞培养室从细胞培养容器中取出。所述第一部分可以是所述提拉部件的端部。所述第一部分可以连接于微流控细胞培养室的侧壁上，所述连接可以是固定连接或可拆卸的连接。在一些实施方案中，每个所述微流控细胞培养室上设有2根引导绳。

所述微流控细胞培养室可以具有不同的尺寸，以适配不同的细胞培养容器，如细胞培养皿、8孔板、16孔板、24孔板、96孔板。所述微流控细胞培养室的尺寸使得其可以被容纳在所述细胞培养容器中。在一些实施方案中，所述微流控细胞培养室的尺寸使得所述细胞培养容器中可以容纳一个或更多个微流控细胞培养室。

所述细胞培养装置中可以设置一个或更多个微流控细胞培养室，例如1个、2个、3个、4个或更多个微流控细胞培养室。如图3的示意图所示，在本实用新型的另一个实施例中，细胞培养装置包括细胞培养容器2，该培养容器底部设有混匀装置6，混匀装置上方设有多孔层5，多孔层5上方设有多个微流控细胞培养室3。

当在所述细胞培养容器中包括多个微流控细胞培养室时，所述多个微流控细胞培养室可以并列和/或重叠放置。

在示例性的实施例中，细胞培养区和半透膜由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成，微流控细胞培养室的制备方法如下：

1、通过计算机设计图案，利用3D打印/光刻等方法，制造用于制备细胞培养区的模具和用于制备半透膜的模具；

2、将原材料(按照PDMS的引发剂：基底剂为1:10比例)分别倒入细胞培养区和半透膜的模具，除泡后80℃固化2小时，分别制备细胞培养区和半透膜；

3、利用等离子体键合法，将细胞培养区和半透膜层键合封装成微流控细胞培养室；

4、利用365nm紫外线辐照灭菌。

利用上述细胞培养装置，可以培养具有功能的3D细胞球，具体步骤如下：

1、将微流控细胞培养室在培养箱内放置30分钟，用预热的培养基冲洗去除气泡；

2、将微流控细胞培养室置于具有多孔层的锥形瓶上，将细胞溶液接种于微流控细胞培养室内；

3、待细胞逐渐沉降于细胞培养区域后，缓慢摇晃微流控细胞培养室，并缓慢加入培养基，吸取未落入细胞培养区域凹陷孔的细胞；

4、培养24小时，等待细胞形成3D细胞球后继续培养。

本实用新型的细胞培养装置可使细胞在微流控细胞培养室中形成3D细胞球生长，且培养过程中的混匀不会影响到细胞；此外，微流控细胞培养室凹陷孔下方的半透膜允许细胞球分泌的目标产物释放到培养基中，能够将细胞培养室与培养液分离，含有细胞培养目标产物的培养基可以方便地进行提取和分析，减少细胞损伤脱落干扰，同时还便于更换新鲜培养基，保持3D细胞球具有活性状态，持续生产目标产物。

所述的微流控细胞培养容器能够稳定生成具有功能的3D细胞球，并且细胞球分泌的目标产物能够通过半透膜进入细胞培养容器。

本实用新型的实施方式并不限于上述实施例所述，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可以在形式和细节上对本实用新型做出各种改变和改进，而这些均被认为落入了本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.细胞培养装置，其特征在于，所述细胞培养装置包括细胞培养容器和微流控细胞培养室；所述细胞培养容器底部设有混匀装置，混匀装置上方设有多孔层；所述微流控细胞培养室的尺寸使得其可以被容纳在所述细胞培养容器内多孔层的上方，所述微流控细胞培养室包括侧壁和底部，其底部包括底壁和半透膜，半透膜位于底壁下部，底壁上具有凹陷的通孔。

2.如权利要求1所述的细胞培养装置，其特征在于，所述微流控细胞培养室的数量为一个或更多个。

3.如权利要求1所述的细胞培养装置，其特征在于，所述多孔层的孔的孔径使得当所述微流控细胞培养室搁放在所述多孔层上时，不会下陷至该孔中。

4.如权利要求1所述的细胞培养装置，其特征在于，所述微流控细胞培养室进一步包括提拉部件。

5.如权利要求1所述的细胞培养装置，其特征在于，所述半透膜孔径为5-10微米。

6.如权利要求1所述的细胞培养装置，其特征在于，所述凹陷的通孔的横截面为圆形、三角形、正方形或其它多边形。

7.如权利要求1所述的细胞培养装置，其特征在于，所述凹陷的通孔的纵向截面为长方形或上大下小的形状。

8.如权利要求1-7任一项所述的细胞培养装置，其特征在于，所述凹陷的通孔在底壁上表面的开孔横截面尺寸为100-800微米。

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