RU158378U1 - Биореактор для кокультивирования клеток - Google Patents

Биореактор для кокультивирования клеток Download PDF

Info

Publication number
RU158378U1
RU158378U1 RU2014145308/10U RU2014145308U RU158378U1 RU 158378 U1 RU158378 U1 RU 158378U1 RU 2014145308/10 U RU2014145308/10 U RU 2014145308/10U RU 2014145308 U RU2014145308 U RU 2014145308U RU 158378 U1 RU158378 U1 RU 158378U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bioreactor
possibility
housing
holes
frame
Prior art date
Application number
RU2014145308/10U
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Игоревич Сергеев
Ольга Геннадьевна Татарникова
Наталья Викторовна Бобкова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биофизики клетки Российской академии наук (ИБК РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биофизики клетки Российской академии наук (ИБК РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биофизики клетки Российской академии наук (ИБК РАН)
Priority to RU2014145308/10U priority Critical patent/RU158378U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU158378U1 publication Critical patent/RU158378U1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

Биореактор для кокультивирования клеточных культур на поверхности слайдов, содержащий корпус для размещения питательной среды, герметично закрывающуюся крышку, снабженную отверстием для газообмена, отличающийся тем, что биореактор дополнительно имеет узел крепления рамок, при этом узел крепления рамок установлен в центре биореактора вдоль его центральной оси, а основание узла крепления рамок имеет отверстия или пазы для фиксации узла с помощью фиксаторов, размещенных на дне корпуса, где узел крепления рамок представляет собой полую многогранную призму, при этом количество боковых граней многогранной призмы включает по меньшей мере 3, 4, 5, 6, 8 поверхностей, на каждой из которых размещены до 7 направляющих с возможностью установки в них рамок со слайдами, на верхней поверхности крышки, установленной на корпусе биореактора, размещен механизм перемешивания жидкой питательной среды для кокультивирования, сопряженный с мешалкой с возможностью фиксации оси мешалки в центральной части узла крепления рамок, при этом мешалка состоит из центрального стержня с лопастями, размещенного во внутреннем объеме узла крепления рамок, и от 2 до 6 боковых стержней с закрепленными на них лопастями, крышка содержит до 5 отверстий с установленными вместо стерильных фильтров заглушками для регулирования газообмена, при этом отверстия выполнены с возможностью подачи свежей культуральной среды в биореактор, в нижней части биореактора расположен кран для стока среды при ее замене в реакторе.

Description

Настоящая полезная модель относится к биореактору для совместного культивирования клеток и, более конкретно, к биореактору, в котором обеспечивается режим кокультивирования N-типов клеток, размещенных на слайдах, с целью последующего исследования результатов кокультивирования под микроскопом.
Культивирование клеток и биореакторы для кокультивирования различаются друг от друга областью их применения. В зависимости от задач исследования используют как простые устройства, например, чашки Петри, так и культуральные планшеты - ридеры, содержащие от 4 до 96 лунок, заполнение которых и отбор клеточных культур можно автоматизировать [Elias Horn Application Note 10 ibidi GmbH. August 02.2012]. Для повышения эффективности кокультивации используют микрофлюидную технологию на поверхности планарных чипов [Sangeeta N., Donald E.Microfluidic organs-on-chips Nature Biotechnology 32, 760-772 (2014)].
Известны дорогие и сложные системы под управлением компьютера, задачей которого является оптимизация условий кокультивирования для получения максимального результата [SEIDL JOSEF et al. Device for culturing cells, particularly human or animal cells. Заявка США №US2006019375 (2006-01-26)]. Известно устройство, в котором производится одновременная инкубация и измерение оптического сигнала снимаемого с нескольких микрокювет [Александров М. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МУЛЬТИСУБСТРАТНОЙ ФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ МИКРООБЪЕКТОВ И ИХ БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ, патент РФ на ПМ №93990]
Однако данный подход не удобен для исследователей в том случае, когда результат кокультивирования не связан с анализом значения плотности культивируемой среды, а связан с анализом структуры клеточных культур с помощью оптического микроскопа. С этой целью во время анализа проводится сравнение изображений распределения клеток из разных культур, как в процессе, так и в результате процесса кокультивации.
Для проведения экспериментов большое значение имеет набор статистики при анализе данных. Такую возможность могут представить биореакторы, обеспечивающие
возможность одновременной кокультивации в одинаковых условиях разных типов культур клеток, размещенных на поверхности множества слайдов.
Наиболее близким биореактором для культивирования клеток на множестве поверхностей является биореактор, в котором для увеличения площади поверхности для роста культуры клеток, используют набор дисков, выполненных из стекла. Диски, на поверхность которых наносится клеточная суспензия, имеют центральное отверстие для крепления на общей оси. Ось с дисками закрепляют во внутреннем объеме реактора, а для перемешивания вращают реактор вместе с укрепленными в нем дисками [Культура животных клеток. Методы. Под ред. Р. Фрешни, Москва «Мир» 1989].
Данная конструкция биореактора для культивирования не позволяет осуществить съем отдельных дисков без разбора всей системы культивирования и затрудняет последующий анализ культуры клеток с помощью микроскопа.
Существует потребность в разработке новых биореакторов, которые позволяют одновременную кокультивацию от 1 до N типов клеточных культур, простое обслуживание систем кокультивации, с возможностью выемки отдельных слайдов из общего объема культивирования без удаления питательной среды. Выемку отдельных слайдов производят с целью последующего съема данных результатов кокультивации по анализу изображений клеточных систем с помощью оптической микроскопии.
Технический результат заключается в обеспечении культивирования от 1 до N культур клеток на слайдах в общем объеме биореактора с возможностью выемки отдельных слайдов из общего объема культивирования.
Одним из объектов полезной модели является биореактор для кокультивирования клеток на поверхности слайдов, содержащий корпус для размещения питательной среды, герметично закрывающуюся крышку, снабженную отверстием для газообмена. Биореактор дополнительно имеет узел крепления рамок и механизм перемешивания питательной среды для кокультивирования, сопряженный с мешалкой, при этом мешалка состоит из центрального стержня с лопастями, размещенного во внутреннем объеме узла крепления слайдов, и от 2 до 6 боковых стержней с закрепленными на них лопастями. Предусматривается возможность фиксации оси мешалки в узле механизма перемешивания. Центральная лопасть мешалки размещена во внутреннем объеме узла крепления слайдов, а боковые мешалки размещены вдоль боковой поверхности биореактора. Форма узла крепления рамок представляет собой полую многогранную призму. Узел крепления рамок содержит направляющие, закрепленные на внешних боковых поверхностях многогранной
призмы, с возможностью установки в них рамок со слайдами. При этом узел крепления рамок установлен в центре биореактора вдоль его центральной оси. Основание узла крепления рамок фиксировано на дне корпуса биореактора.
Другой аспект полезной модели связан с тем, что количество боковых граней у узла крепления рамок (многогранная призма) может составлять 3, 4, 5, 6, 8 поверхностей. На каждой из поверхностей размещены до 7 направляющих для крепления рамок со слайдами.
Другой аспект полезной модели связан с тем, что крышка биореактора может содержать до 5 отверстий для газообмена, с возможностью регулировки эффективности газообмена за счет установки заглушек в отверстиях крышки.
Другой аспект полезной модели связан с тем, что в нижней части биореактора расположен кран для стока среды при ее замене в биореакторе.
Описание фигур
На фиг. 1 представлен вид сверху на биореактор со снятой крышкой при наличии 2 боковых мешалок и шестигранным узлом крепления рамок со слайдами.
На фиг. 2 представлено структурная схема биореактора.
На фиг. 3 представлена конструкция рамки со слайдом, установленной в направляющую.
Описание полезной модели
Полезная модель относится к биореактору для кокультивирования клеток разнообразных типов, в частности, клеток человека и животных. Биореактор обеспечивает рост клеток в жидкой питательной среде, в которой применяют оптимальные концентрации компонентов.
Биореактор для кокультивации состоит из корпуса (1), крышки (2), механизма перемешивания (3) питательной среды для кокультивирования, который сопряжен с мешалками, состоящими из центральной (4) и боковых (5) от 2 до 6 стержней с лопастями, что необходимо для горизонтального и вертикального перемешивания среды кокультивации, узла крепления рамок (6), рамки (8), в которые установлены слайды (9). Узел крепления рамок (6) выполнен в форме полой многогранной призмы, основание которой фиксируется на дне корпуса (1) на время проведения кокультивации. Количество боковых граней многогранной призмы может содержать 3, 4, 5, 6, 8 поверхностей. Более предпочтительно, если количество боковых граней призмы составляет 5, 6, 8 поверхностей. Наиболее предпочтительно использовать узел
крепления рамок (6) в форме полой шестигранной призмы. Боковые поверхности узла крепления рамок (6) могут быть выполнены из перфорированных листов (16) с отверстиями (18) или из сетки для свободного перемещения питательной среды от центральной части корпуса (1) к его боковой поверхности и обратно при перемешивании за счет центральной (4) и боковых (5) лопастей мешалок. Это обеспечивает возможность тщательного перемешивания для равноценного распределения веществ в культуральной питательной среды внутри биореактора для создания равноценных условий для всех культивируемых клеток.
Материал, из которого выполняют узел крепления (6), выполняют из пластмассы, толщиной от 1,0 до 5 мм. обеспечивающей жесткость конструкции узла и возможность его фиксации ко дну корпуса (1).
Нижнее основание узла крепления рамок (6) имеет отверстия или пазы для точной фиксации узла с помощью фиксаторов (10), размещенных на дне корпуса (1) таким образом, чтобы центральная часть узла крепления рамок (6) совпадала с положением оси (12) мешалки, на которой размещена центральная мешалка с лопастями (4), сопрягаемая с механизмом перемешивания (3) за счет фиксатора (7). Механизм перемешивания (3) размещен на верхней поверхности крышки (2), устанавливаемой на корпус (1). Боковые мешалки с лопастями (5) способствуют перемешиванию среды кокультивации вдоль боковой поверхности корпуса (1).
Вдоль центральной части каждой из наружных боковых поверхностей узла крепления (6) равномерно установлено от 2 до 7 направляющих (11), в которые устанавливают рамки (8), содержащие слайды (9). Предпочтительно на боковой поверхности устанавливают до 7 направляющих. Таким образом, данный биореактор позволяет одновременно культивировать до 56 (7×8) слайдов с культурой клеток, в едином объеме культуральной среды, что позволяет сформировать существенный для статистического анализа пул объектов. Направляющие (11) фиксируют положение каждой из трех сторон рамок (8), но позволяют свободную установку рамок перед кокультивацией и свободный съем рамок после кокультивации или в промежуточной фазе кокультивации без удаления культуральной среды из объема биореактора. Съем рамок (8) вместе со слайдом (9) осуществляют при снятой верхней крышке (2) биореактора с помощью пинцета, зажимы которого фиксируют на свободных боковых поверхностях (17) рамки (8), выступающих из направляющей (11). Замена рамок со слайдами осуществляется движением пинцета с рамкой от центральной оси по горизонтали к внешней стенке биореактора, а затем по вертикали к поверхности культуральной питательной среды. Это исключает как повреждение самого слайда с
культурой клеток, так и сохранение питательной среды на его поверхности, необходимой для жизнедеятельности клеток.
Биореактор обеспечивает возможность кокультивирования клеток внутри предлагаемого биореактора в условиях CO2-инкубатора, где доступ CO2 к культуральной среды обеспечивается наличием специальных отверстий в крышке биореактора и заглушками к ним для регуляции интенсивности поступления CO2. С этой целью крышка (2) биореактора для кокультивации содержит от 1 до 5 отверстий (14), в которые установлены стерильные фильтры (15) для проникновения газа из внутреннего объема CO2-инкубатора, в который устанавливается биореактор для кокультивации. По меньшей мере, одно из отверстий (14) на крышке (2) может быть использовано для подачи в среду культивации выбранных компонентов питающих веществ для поддержания эффективной культивации или для замены среды культивирования.
Важным элементом, позволяющим обеспечить хорошую перемешиваемость культуральной среды во всем объеме биореактира, является наличие отверстий на гранях многогранной призмы, которые располагаются не только в местах, свободных от направляющих слайдов, но и у их основания. Размер отверстий меньше ширины рамок, что, с одной стороны, не позволяет последним проникать в полость многогранной призмы, с другой стороны, обеспечивает промывание выемок в конструкции узла крепления.
Регулировка эффективности газообмена возможна за счет установки заглушек в отверстиях крышки вместо фильтров (15).
Корпус (1) и крышка (2) биореактора для кокультивирования может быть выполнена из материала, который выдерживает тепловую обработку, например паром при стерилизации поверхности для повторного использования. К таким материалам относятся пластмассы, например полипропилен, поливинилхлорид, поликарбонат, толщиной от 1,0 до 5 мм, обеспечивающей жесткость конструкции. Изготовление деталей биореактора из дешевых пластмасс позволяет использовать биореактор однократно из-за его малой стоимости.
В зависимости от цели проведения эксперимента и количества используемых слайдов регулируют внутренний объем питающей среды в биореакторе. Унификация крепления крышки биореактора позволяет обеспечить возможность присоединения к крышке, снабженной, по меньшей мере, одним фильтром, других типоразмеров корпуса биореактора с большим внутренним объемом в диапазоне от 125 мл до 500 мл,
или от 500 мл до 1000 мл, а эффективность газообмена регулируется количеством используемых клапанов с фильтрами.
Рамки (8) для крепления слайдов предпочтительно выполняются из пластмассы и могут использоваться однократно.
На крышке (2) биореактора для кокультивации закреплен механизм перемешивания (3), который состоит из двигателя и редуктора. В качестве двигателя, подключенного к редуктору, можно использовать двигатели постоянного и переменного напряжения или шаговые двигатели или механические устройства пружинного типа. Механические устройства пружинного типа обеспечат культивирование клеток без влияния на них электрических и магнитных полей. Предпочтительная скорость вращения боковых мешалок с лопастями составляет от 1 до 10 оборотов в 1 мин.
Важным элементом биореактора является возможность смены культуральной среды без изъятия слайдов из реактора, что достигается путем открытия крана для стока питательной среды, который расположен в нижней части биореактора. Свежая культуральная среда подается через отверстия в крышке реактора
Биореактор для кокультивации работает следующим образом. Подготавливают среду для кокультивации. Предварительно покрывают внешнюю поверхность слайдов веществами, которые создают иммобилизационные условия на поверхности стеклянного слайда, например полиэтиленимином. Закрепляют слайды (9) в рамки (8). Осуществляют посев выбранных клеточных систем на иммобилизованную поверхность слайдов (8) используя стандартную культуральную посуду, например чашки Петри.
После закрепления культуры клеток на поверхности слайдов вынимают рамки (8) со слайдами (9) из культуральной среды, размещенной в чашке Петри таким образом, чтобы сохранить часть культуральной среды на поверхности клеток. Устанавливают рамки (8) со слайдами (9) в соответствующие пазы направляющих (11), закрепленных на боковых поверхностях узла крепления рамок (6). Переносят узел крепления рамок (6) в биореактор, фиксируют его за счет фиксаторов (10). Закрывают биореактор крышкой (2) с установленным на ней механизмом перемешивания (3). Открывают отверстие (14), снимая фильтр (15) с крышки (2) и заполняют объем биореактора питающей средой. Закрывают отверстие (14) фильтром (15). Устанавливают биореактор в CO2-инкубатор, работающий в режиме использования для обычного культивирования клеток в чашках Петри. Включают перемешивание и проводят кокультивирование клеток при заданной температуре. Для извлечения выбранных слайдов из объема культуральной среды отключают перемешивание,
разблокируют фиксатор (7) и разъединяют ось мешалки и механизм перемешивания, снимают крышку (2) с установленным на ней узлом перемешивания, и с помощью пинцета выводят выбранную рамку (8) со слайдом (9) из направляющей (11), закрепленной на внешней поверхности узла крепления рамок (6) со слайдами. Далее проводят микроскопический, или флуориметрический методы анализа состояния клеток определенной культуры на отдельном слайде на определенном этапе кокультивирования. Для замены среды используется слив питательной среды через кран, расположенный у дна биореактора, и подача свежей среды через отверстие в крышке.
Описываемая полезная модель предоставляет возможность кокультивирования от 1 до N типов клеточных культур в одном объеме среды культивации и в одинаковых условиях. Такая конструкция позволяет проводить оценку потенциальной взаимосвязи "эффекторных" клеточных культур и «целевых» клеток. В частности, эффекторные клетки могут секретировать молекулы, которые могут действовать на клетки-мишени. В результате чего с помощью биореактора можно исследовать различные биологические эффекты, которые могут либо способствовать росту клеток-мишеней, либо ингибировать их рост, оказывая на них цитотоксическое действие через влияние на специфические рецепторы.

Claims (1)

  1. Биореактор для кокультивирования клеточных культур на поверхности слайдов, содержащий корпус для размещения питательной среды, герметично закрывающуюся крышку, снабженную отверстием для газообмена, отличающийся тем, что биореактор дополнительно имеет узел крепления рамок, при этом узел крепления рамок установлен в центре биореактора вдоль его центральной оси, а основание узла крепления рамок имеет отверстия или пазы для фиксации узла с помощью фиксаторов, размещенных на дне корпуса, где узел крепления рамок представляет собой полую многогранную призму, при этом количество боковых граней многогранной призмы включает по меньшей мере 3, 4, 5, 6, 8 поверхностей, на каждой из которых размещены до 7 направляющих с возможностью установки в них рамок со слайдами, на верхней поверхности крышки, установленной на корпусе биореактора, размещен механизм перемешивания жидкой питательной среды для кокультивирования, сопряженный с мешалкой с возможностью фиксации оси мешалки в центральной части узла крепления рамок, при этом мешалка состоит из центрального стержня с лопастями, размещенного во внутреннем объеме узла крепления рамок, и от 2 до 6 боковых стержней с закрепленными на них лопастями, крышка содержит до 5 отверстий с установленными вместо стерильных фильтров заглушками для регулирования газообмена, при этом отверстия выполнены с возможностью подачи свежей культуральной среды в биореактор, в нижней части биореактора расположен кран для стока среды при ее замене в реакторе.
    Figure 00000001
RU2014145308/10U 2014-11-12 2014-11-12 Биореактор для кокультивирования клеток RU158378U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014145308/10U RU158378U1 (ru) 2014-11-12 2014-11-12 Биореактор для кокультивирования клеток

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014145308/10U RU158378U1 (ru) 2014-11-12 2014-11-12 Биореактор для кокультивирования клеток

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU158378U1 true RU158378U1 (ru) 2015-12-27

Family

ID=55023734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014145308/10U RU158378U1 (ru) 2014-11-12 2014-11-12 Биореактор для кокультивирования клеток

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU158378U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114703047A (zh) * 2022-03-21 2022-07-05 连云港市食品药品检验检测中心 一种动物细胞拆卸组合培养多用途载玻片装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114703047A (zh) * 2022-03-21 2022-07-05 连云港市食品药品检验检测中心 一种动物细胞拆卸组合培养多用途载玻片装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11434462B2 (en) Well-plate incubator
US9751084B2 (en) Biological culture assembly
EP3124591B1 (en) Culture vessel
TW202208609A (zh) 多槽盤培養器
AU2006257609B2 (en) Cell-and tissue culture device
JP5558560B2 (ja) バイオリアクターシステム
US20110287529A1 (en) Syringe-Shaped Culture Tube and Cell Culture Apparatus Using Same
CN115279886A (zh) 多细胞结构的培养系统、方法和设备
RU158378U1 (ru) Биореактор для кокультивирования клеток
CN108641909A (zh) 一种适于兼养培养的微藻无菌培养装置及培养方法
CN209602552U (zh) 一种在普通载玻片上接种细胞的固定装置
PT103906A (pt) Sistemas dinâmicos de cultura de células em suportes tridimensionais
CN116042396A (zh) 一种类器官自动化跨膜培养装置
US20240002764A1 (en) Microfluidic flow cell and system for analyzing or diagnosing biofilms and cell cultures, and the use thereof
CA3160778C (en) A cell culture microdevice, methods of manufacturing said device and methods of use thereof
JP4445765B2 (ja) 細胞培養装置
CN203754728U (zh) 一种用于细胞免疫荧光和免疫化学研究的细胞培养板
DE3904848A1 (de) Zellkulturvorrichtung
WO2019092609A1 (en) Cell culture plate and uses thereof
CN103805513A (zh) 一种用于细胞免疫荧光和免疫化学研究的细胞培养板
CN209039506U (zh) 一种组织培养用摇床
RU218544U1 (ru) Микрооперационная камера
CN212669704U (zh) 一种实验室研究用的细胞培养装置
RU2809541C1 (ru) Микроустройство для культивирования клеток
RU2772731C2 (ru) Биореактор для адгезионной клеточной культуры, устройство для асептического получения пробы и способ получения продукта клеточной культуры (варианты)

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20201113