TWI671399B - 細胞培養裝置及細胞培養系統 - Google Patents

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Abstract

一種細胞培養裝置，包含一本體以及一插件。本體包含一插槽、一開放槽及一流體室，開放槽與插槽的一側連接，流體室設置於本體內，且流體室與插槽的另一側連接。插件包含一細胞培養室及一多孔膜，多孔膜設置於細胞培養室的一側。插件可拆卸地插入插槽，當插件插入插槽，細胞培養室與開放槽連通形成一開放空間，且開放空間及流體室被多孔膜分隔。藉此，有利於精簡細胞培養裝置的製造程序以及簡化其操作方式。

Description

細胞培養裝置及細胞培養系統
本發明是有關於一種細胞培養裝置及細胞培養系統，特別是關於一種可有效降低生產成本及精簡操作步驟之細胞培養裝置及細胞培養系統。
依據衛生福利部的統計數據，截至民國106年止，癌症已連續36年位於國人10大死因之首。許多診斷資料已證實癌症轉移是引起病人死亡的主因，癌症轉移包含遷移(Migration)、侵犯(Intravasation)、循環(Circulating)、外滲(Extravasation)、於目標位置生長(Growth of secondary site)等階段，而透過癌細胞體外培養裝置來重建腫瘤微環境，被認為可模擬癌細胞與其他細胞間的交互作用，而有利於探討癌症轉移的機制。
然而，現今用於癌細胞的體外培養裝置大多為一體成型，其製造程序複雜且操作不易，造成生產成本以及人力成本的負擔。此外，現今用於癌細胞的體外培養裝置僅能模擬癌症轉移其中一個特定階段，是以需要準備不同的癌細胞體外培養裝置，方能針對癌症轉移的不同階段進行探討，而導致研究成本的增加。
因此，如何改良細胞體外培養裝置，有利於精簡製造程序以及簡化操作方式，並可用於模擬癌症轉移的複數個階段，以節省研究成本，遂成為現今業者與學者的努力目標。
本發明之一目的是提供一種細胞培養裝置，可用於培養癌細胞並模擬腫瘤微環境，藉由細胞培養裝置包含本體與插件，插件可拆卸地插入本體的插槽，在進行不同實驗時，僅需更換插件，本體可重複使用，有利於精簡細胞培養裝置的製造程序，而可降低生產成本。此外，在進行實驗時，可在不中止實驗的情況下，將插件取出進行觀察，有利於簡化細胞培養裝置的操作方式，而可降低人力成本。
本發明之另一目的是提供一種細胞培養系統，可用於模擬癌症轉移的複數個階段，有利於減少使用不同的癌細胞體外培養裝置的需求，而可節省研究成本。
依據本發明一實施方式，提供一種細胞培養裝置，包含一本體以及一插件。本體包含一插槽、一開放槽及一流體室。開放槽與插槽的一側連接，流體室設置於本體內，且流體室與插槽的另一側連接。插件包含一細胞培養室及一多孔膜，多孔膜設置於細胞培養室的一側。插件可拆卸地插入插槽。當插件插入插槽，細胞培養室與開放槽連通形成一開放空間，且開放空間及流體室被多孔膜分隔。
依據前述的細胞培養裝置，其中插件可更包含一插入部及二拔取部，其中插入部對應插入插槽，二拔取部分別設置於插入部的二側而使插件呈U字型，且細胞培養室及多孔膜設置於插入部。另外，插入部可為透明材質。
依據前述的細胞培養裝置，其中本體可更包含二流體出入口，分別設置於流體室的二端。
依據前述的細胞培養裝置，其中插件之細胞培養室可為第一細胞培養室，插件之多孔膜可為第一多孔膜，細胞培養裝置可更包含第二細胞培養室以及第二多孔膜，且第二細胞培養室及流體室被第二多孔膜分隔。
依據本發明另一實施方式，提供一種細胞培養系統，包含一細胞培養裝置以及一幫浦。細胞培養裝置包含一本體及一插件。本體包含一插槽、一開放槽、一流體室及二流體出入口，其中開放槽與插槽的一側連接，流體室設置於本體內，且流體室與插槽的另一側連接，二流體出入口分別設置於流體室的二端。插件包含一細胞培養室及一多孔膜，其中多孔膜設置於細胞培養室的一側，插件可拆卸地插入插槽，當插件插入插槽，細胞培養室與開放槽連通形成一開放空間，且開放空間及流體室被多孔膜分隔。幫浦與本體的二流體出入口連接，使一流體在流體室中循環流動。
依據前述的細胞培養系統，其中幫浦可為蠕動式幫浦。
依據前述的細胞培養系統，其中插件可更包含一插入部及二拔取部，其中插入部對應插入插槽，二拔取部 分別設置於插入部的二側而使插件呈U字型，且細胞培養室及多孔膜設置於插入部。另外，插入部可為透明材質。
依據前述的細胞培養系統，其中插件之細胞培養室可為第一細胞培養室，插件之多孔膜可為第一多孔膜，細胞培養裝置可更包含第二細胞培養室以及第二多孔膜，且第二細胞培養室及流體室被第二多孔膜分隔。
依據前述的細胞培養系統，其中細胞培養系統可更包含一流體容器，流體容器包含二流體出入口及一流體容置空間，流體容器的二流體出入口與流體容置空間連通，其中幫浦分別與流體容器的一流體出入口及本體的一流體出入口連接，流體容器的另一流體出入口與本體的另一流體出入口連接，使流體在流體室及體容置空間中循環流動。另外，流體容器可更包含一排出口及一注入口，排出口及注入口分別與流體容置空間連通。
10、20‧‧‧細胞培養系統
100、200、300、400‧‧‧細胞培養裝置
110、210、310、410‧‧‧本體
111、211、311、411‧‧‧插槽
112、212、312、412‧‧‧開放槽
113、213、313、413‧‧‧流體室
120、220、320、420‧‧‧插件
121、321‧‧‧細胞培養室
221、421‧‧‧第一細胞培養室
216、416‧‧‧第二細胞培養室
122、322‧‧‧多孔膜
222、422‧‧‧第一多孔膜
217、417‧‧‧第二多孔膜
123、323‧‧‧插入部
124、324‧‧‧拔取部
314、315、414、415、620、630‧‧‧流體出入口
500‧‧‧幫浦
600‧‧‧流體容器
610‧‧‧流體容置空間
640‧‧‧排出口
650‧‧‧注入口
700a、700b‧‧‧細胞
810‧‧‧第一膠原蛋白水凝膠
820‧‧‧第二膠原蛋白水凝膠
h1、h2‧‧‧厚度
S1、S2、S3、S4‧‧‧開放空間
3-3、9-9‧‧‧割面線
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示依照本發明一實施方式的細胞培養裝置的立體示意圖；第2圖繪示第1圖實施方式中細胞培養裝置的爆炸示意圖；第3圖繪示第1圖實施方式中細胞培養裝置沿割面線3-3的剖面示意圖； 第4圖繪示第1圖實施方式中插件的觀察示意圖；第5圖繪示依照本發明另一實施方式的細胞培養裝置的剖面示意圖；第6圖繪示第5圖實施方式中本體的俯視示意圖；第7圖繪示依照本發明又一實施方式的細胞培養裝置的立體示意圖；第8圖繪示第7圖實施方式中細胞培養裝置的爆炸示意圖；第9圖繪示第7圖實施方式中細胞培養裝置沿割面線9-9的剖面示意圖；第10圖繪示依照本發明再一實施方式的細胞培養裝置的剖面示意圖；第11圖繪示第10圖實施方式中本體的俯視示意圖；第12圖繪示依照本發明更一實施方式的細胞培養系統的立體示意圖；第13圖繪示依照本發明又一實施方式的細胞培養系統的立體示意圖；第14圖為A549細胞的二維(two-dimensional，2D)細胞培養之染色結果圖；第15A圖為使用細胞培養裝置進行單一細胞之2D細胞培養的局部放大示意圖；第15B圖為使用細胞培養裝置進行2D細胞培養之不同細胞共同培養的局部放大示意圖；第16圖為A549/GFP細胞的2D細胞培養的顯微鏡影像； 第17圖為A549/GFP細胞的2D細胞培養之遷移面積百分率的結果圖；第18圖為使用細胞培養裝置進行3D細胞培養的局部放大示意圖；第19圖為A549/GFP細胞的3D細胞培養的顯微鏡影像；第20圖為第19圖之A549/GFP細胞的顯微鏡影像的影像灰度變化的結果圖；第21圖為A549/GFP細胞的3D細胞培養之增生面積百分率的結果圖；第22圖為A549/GFP細胞的3D細胞培養之遷移面積百分率的結果圖；第23A圖為A549/GFP細胞於流體容器中的觀察位置示意圖；以及第23B圖為A549/GFP細胞於流體容器中的顯微鏡影像圖。
本發明中，「第一」、「第二」係用於命名，並非用於表示品質優劣或其他意義。另外，本發明中所述之「單一細胞」代表單一種類之細胞，而非僅為單一個細胞，合先敘明。
<細胞培養裝置>
配合參照第1圖及第2圖，第1圖繪示依照本發明一實施方式的細胞培養裝置100的立體示意圖，第2圖繪 示第1圖實施方式中細胞培養裝置100的爆炸示意圖。第1圖及第2圖中，細胞培養裝置100包含本體110以及插件120。
如第2圖所示，本體110包含插槽111、開放槽112及流體室113。開放槽112與插槽111的一側(未另標號)連接，流體室113設置於本體110內，且流體室113與插槽111的另一側(未另標號)連接，插件120可拆卸地插入插槽111。
第3圖繪示第1圖實施方式中細胞培養裝置100沿割面線3-3的剖面示意圖。第3圖中，插件120包含細胞培養室121及多孔膜122，多孔膜122設置於細胞培養室121的一側。當插件120插入插槽111，細胞培養室121與開放槽112連通形成一開放空間S1，且開放空間S1及流體室113被多孔膜122分隔。
藉由上述結構，細胞培養裝置100可用於培養癌細胞並模擬腫瘤微環境，在進行不同實驗時，僅需更換插件120(亦即只有插件120需要重新製造)，本體110可重複使用，有利於精簡細胞培養裝置100的製造程序，而可降低生產成本。此外，在進行實驗時，可在不中止實驗的情況下，將插件120取出進行觀察，待觀察完，再將插件120插回本體110即可，有利於簡化細胞培養裝置100的操作方式，而可降低人力成本。
下文中，為了方便描述，將多孔膜122朝向流體室113的一側稱為流體室側(未另標號)，將多孔膜122朝向細胞培養室121的一側稱為培養室側(未另標號)。
舉例來說，細胞培養裝置100可應用於單一細胞(single culture)的靜態(static)培養，其中前述之「靜態」是指流體並未產生流動。此時，可利用細胞培養基(cell medium)作為流體室113中的流體，並預先將細胞培養於插件120的細胞培養室121中，此時細胞培養基將由插槽111開口處填充於流體室113，而後再將培養有細胞的插件120插入本體110的插槽111，以觀察培養室側的細胞與流體室側的細胞培養基如何通過多孔膜120產生交互作用。在其他實施方式中，可於本體120開設一流體出入口(圖未繪示)，流體出入口與流體室113連通，以方便於流體室113填充或更換細胞培養基。另外，在培養細胞時，可透過於開放槽112添加細胞培養基，避免細胞培養室121中的細胞因暴露於空氣中而死亡。
再舉例來說，細胞培養裝置100可應用於多種不同細胞的靜態共同培養(co-culture)，此時，可利用細胞培養基作為流體室113中的流體，並預先將第一種細胞培養於多孔膜122相對於細胞培養室121的一側(即流體室側)，再將第二種細胞培養於多孔膜122面對細胞培養室121的一側(即培養室側，可視為培養於細胞培養室121中)，並將細胞培養基由插槽111開口處填充於流體室113，再將培養有第一種細胞及第二種細胞的插件120插入本體110的插槽 111，以觀察培養室側的第二種細胞與流體室側的第一種細胞及細胞培養基如何通過多孔膜120產生交互作用。
配合參照第2圖及第4圖，第4圖繪示第1圖實施方式中插件120的觀察示意圖。如第2圖及第4圖所示，插件120可包含一插入部123及二拔取部124，其中插入部123對應插入插槽111，二拔取部124分別設置於插入部123的二側而使插件120呈U字型，其中細胞培養室121及多孔膜122設置於插入部123。藉此，有利於將插件120由本體110上拆卸下來進行觀察。較佳地，插入部123可為透明材質。藉此，可進一步提升觀察的便利性。如第4圖所示，當插件120由本體110上拆卸下來，可維持插件120的方向(即與本體110的方向垂直)，並由U字型的凹陷處直接觀察，待觀察完，再將插件120安裝回本體110，如此一來，在整個觀察過程中，插件120的方向皆維持一致，不易干擾細胞培養室121中細胞的生長情形，有利於維持實驗結果的準確性。另外，第4圖中的眼睛(未另標號)乃表示觀察方向，觀察方式不限於肉眼直接觀察，例如可利用但不限於光學顯微鏡輔助觀察。
詳細來說，插件120的多孔膜122的材質可為但不限於聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)，插件120除了多孔膜122以外的材質，可為但不限於壓克力。原則上，只要具有生物相容性且不具毒性的材質，皆可作為插件120的材質。
多孔膜122的厚度可為但不限於0.001mm~1mm，多孔膜122的孔徑可為但不限於0.1μm~100μm。依據本發明一實施例，多孔膜122的材質為PET，多孔膜122的厚度為0.25mm，多孔膜122的孔徑為8μm。藉此，本發明之細胞培養裝置100可依據所欲培養的細胞種類以及實驗目的，彈性調整多孔膜122的厚度與孔徑大小。
本體110及插件120可利用雷射切割(laser cut)技術製作而成。具體來說，可使用雷射切割系統(例如：PLS 6.75，Arizona，USA)，先透過軟體(例如Solid Edge，Siemens PLM Software)繪示二維設計圖，再將二維設計圖輸出切割以得到複數個層狀結構，最後將複數個層狀結構堆疊、黏合，即可獲得本發明的本體110及插件120。
配合參照第5圖及第6圖，第5圖繪示依照本發明另一實施方式的細胞培養裝置200的剖面示意圖，第6圖繪示第5圖實施方式中本體210的俯視示意圖，其中，第5圖的剖視位置與第3圖相同。第5圖及第6圖中，細胞培養裝置200包含本體210以及插件220。
如第5圖所示，本體210包含插槽211、開放槽212及流體室213。開放槽212與插槽211的一側(未另標號)連接，流體室213設置於本體210內，且流體室213與插槽211的另一側(未另標號)連接，插件220可拆卸地插入插槽211。插件220包含第一細胞培養室221及第一多孔膜222，第一多孔膜222設置於第一細胞培養室221的一側。當插件 220插入插槽211，第一細胞培養室221與第一開放槽212連通形成一開放空間S2，且開放空間S2及流體室213被多孔膜222分隔。細胞培養裝置200更包含一第二細胞培養室216以及一第二多孔膜217，且第二細胞培養室216及流體室213被第二多孔膜217分隔。在本實施方式中，第二細胞培養室216及第二多孔膜217是設置成可拆卸的圓管件(未另標號)，然而本發明不以此為限。
舉例來說，細胞培養裝置200可應用於靜態的、多種細胞的共同培養。詳細而言，可預先於第一多孔膜222的流體室側培養第一種細胞，並於第一多孔膜222的培養室側培養第二種細胞，以及預先將第三種細胞培養於第二多孔膜217面對第二細胞培養室216的一側(即培養於第二細胞培養室216中)。於流體室213填充細胞培養基，再將培養有第一種細胞與第二種細胞的插件220及培養有第三種細胞的圓管件插入本體210，以觀察培養室側的第二種細胞與流體室側的第一種細胞、第三種細胞及細胞培養基如何通過第一多孔膜220及第二多孔膜217產生交互作用。在其他實施方式中，可視實際需求，增設細胞培養室及多孔膜的數量，例如可增設第三細胞培養室及第三多孔膜、第四細胞培養室及第四多孔膜，而有利於共同培養多種細胞。習用於觀察癌細胞的體外培養裝置，多半侷限於癌細胞本身與另一正常人體細胞之共同培養，然而，藉由本發明的細胞培養裝置，有利於將癌細胞與多種其他細胞，如上皮細胞、纖維母細胞共同培養，可更真實地模擬人體腫瘤微環境。
關於細胞培養裝置200的其他細節，在不產生矛盾的情況下，可與第1圖至第3圖的細胞培養裝置100相同，在此不另贅述。
配合參照第7圖及第8圖，第7圖繪示依照本發明又一實施方式的細胞培養裝置300的立體示意圖，第8圖繪示第7圖實施方式中細胞培養裝置300的爆炸示意圖。第7圖及第8圖中，細胞培養裝置300包含本體310以及插件320。
如第8圖所示，本體310包含插槽311、開放槽312、流體室313、流體出入口314及流體出入口315。開放槽312與插槽311的一側(未另標號)連接，流體室313設置於本體310內，且流體室313與插槽311的另一側(未另標號)連接，流體出入口314及流體出入口315分別設置於流體室313的二端。插件320可拆卸地插入插槽311。插件320可包含一插入部323及二拔取部324，其中插入部323對應插入插槽311，二拔取部324分別設置於插入部323的二側而使插件320呈U字型。
第9圖繪示第7圖實施方式中細胞培養裝置300沿割面線9-9的剖面示意圖。第9圖中，插件320包含細胞培養室321及多孔膜322，多孔膜322設置於細胞培養室321的一側。當插件320插入插槽311，細胞培養室321與開放槽312連通形成一開放空間S3，且開放空間S3及流體室313被多孔膜322分隔。
藉由上述結構，細胞培養裝置300可用於培養癌細胞並模擬腫瘤微環境，在進行不同實驗時，僅需更換插件320(亦即只有插件320需要重新製造)，本體310可重複使用，有利於精簡細胞培養裝置300的製造程序，而可降低生產成本。此外，在進行實驗時，可在不中止實驗的情況下，將插件320取出進行觀察，待觀察完，再將插件320插回本體310即可，有利於簡化細胞培養裝置300的操作方式，而可降低人力成本。
舉例來說，細胞培養裝置300可應用於單一細胞的動態(dynamic)培養，其中前述之「動態」是指流體產生循環流動。詳細而言，可藉由動力裝置如幫浦(圖未繪示)與流體出入口314及流體出入口315連接，而使流體在流體室313中循環流動，而形成動態環境。流體室313可視為是一種流體通道(flow channel)，並可以細胞培養基作為流體。將培養有細胞的插件320插入本體310的插槽311，可觀察培養室側的細胞與流體室側的細胞培養基如何在動態環境下，通過多孔膜320產生交互作用。
再舉例來說，細胞培養裝置300可應用於動態的細胞共同培養，可藉由動力裝置如幫浦(圖未繪示)與流體出入口314及流體出入口315連接，而使流體在流體室313中循環流動，而形成動態環境。再將培養有第一種細胞及第二種細胞的插件320(細節請參照靜態的細胞共同培養)插入本體310的插槽311，以觀察培養室側的第二種細胞與流體室側的第一種細胞及細胞培養基如何在動態環境下，通過 多孔膜320產生交互作用。藉此，可模擬血液流動所形成之壓力與剪應力，可更真實地模擬人體腫瘤微環境。
第9圖中，箭頭代表流體流動的方向，換句話說，流體由流體出入口314進入流體室313，之後先流經細胞培養室321的下方，再往上與多孔膜322接觸，之後再由流體出入口315流出，並以此路徑循環流動。依據本發明一實施例，流體的流速可為0.75mm/s，藉以模擬微血管中血液的流速，然而，本發明並不以此為限。
關於細胞培養裝置300的其他細節，在不產生矛盾的情況下，可與第1圖至第3圖的細胞培養裝置100相同，在此不另贅述。
配合參照第10圖及第11圖，第10圖繪示依照本發明再一實施方式的細胞培養裝置400的剖面示意圖，第11圖繪示第10圖實施方式中本體410的俯視示意圖，其中，第10圖的剖視位置與第3圖相同。第10圖及第11圖中，細胞培養裝置400包含本體410以及插件420。
如第10圖所示，本體410包含插槽411、開放槽412、流體室413、流體出入口414及流體出入口415。開放槽412與插槽411的一側(未另標號)連接，流體室413設置於本體410內，且流體室413與插槽411的另一側(未另標號)連接，流體出入口414及流體出入口415分別設置於流體室413的二端。插件420可拆卸地插入插槽411。插件420包含第一細胞培養室421及第一多孔膜422，第一多孔膜422設置於第一細胞培養室421的一側。當插件420插入插槽 411，第一細胞培養室421與第一開放槽412連通形成一開放空間S4，且開放空間S4及流體室413被多孔膜422分隔。細胞培養裝置400更包含一第二細胞培養室416以及一第二多孔膜417，且第二細胞培養室416及流體室413被第二多孔膜417分隔。在本實施方式中，第二細胞培養室416及第二多孔膜417是設置成可拆卸的圓管件(未另標號)，然而本發明不以此為限。
舉例來說，細胞培養裝置400可應用於多種細胞的動態共同培養，可藉由動力裝置如幫浦(圖未繪示)與流體出入口414及流體出入口415連接，而使流體在流體室413中循環流動，而形成動態環境。詳細而言，可預先於第一多孔膜422的流體室側培養第一種細胞，並於第一多孔膜422的培養室側培養第二種細胞，以及預先將第三種細胞培養於第二多孔膜417面對第二細胞培養室416的一側(即培養於第二細胞培養室416中)。於流體室413填充細胞培養基，再將培養有第一種細胞與第二種細胞的插件420及培養有第三種細胞的圓管件插入本體410，以觀察培養室側的第二種細胞與流體室側的第一種細胞、第三種細胞及細胞培養基如何在動態環境下，通過第一多孔膜420及第二多孔膜417產生交互作用。藉此，本發明的細胞培養裝置400，可在模擬血液流動所形成之壓力與剪應力，並可將癌細胞與多種其他細胞，如上皮細胞、纖維母細胞等共同培養，以更真實地模擬人體腫瘤微環境。
關於細胞培養裝置400的其他細節，在不產生矛盾的情況下，可與第1圖至第3圖的細胞培養裝置100相同，以及可與第5圖及第6圖的細胞培養裝置200相同，在此不另贅述。
<細胞培養系統>
第12圖繪示依照本發明更一實施方式的細胞培養系統10的立體示意圖。第12圖中，細胞培養系統10包含細胞培養裝置300以及幫浦500，幫浦500與本體310的流體出入口314及流體出入口315連接，使流體(圖未繪示)在流體室313(第9圖)中循環流動，關於細胞培養裝置300請參照上文。較佳地，幫浦500可為蠕動式幫浦。
藉由上述結構，細胞培養系統10可應用於單一細胞的動態培養以及多種細胞的動態共同培養。此外，細胞培養系統10可用於模擬癌症轉移的複數個階段，例如：遷移階段、侵犯階段、循環階段及目標位置生長階段，相較於習用的癌細胞的體外培養裝置僅能模擬癌症轉移其中一個特定階段，本發明細胞培養系統10可節省研究成本。
第13圖繪示依照本發明又一實施方式的細胞培養系統20的立體示意圖。第13圖中，細胞培養系統20包含細胞培養裝置300、幫浦500以及流體容器600。流體容器包含流體容置空間610、流體出入口620及流體出入口630，流體容器600的流體出入口620、流體出入口630與流體容置空間610連通，其中幫浦500分別與流體容器600的流體出入口630及本體310的流體出入口314連接，流體容 器600的另一流體出入口620與本體310的另一流體出入口315連接，使流體(圖未繪示)在流體室313及流體容置空間610中循環流動。
與第12圖中的細胞培養系統10相較，細胞培養系統20中的幫浦500與本體310的流體出入口315是透過流體容器600連接，換句話說，幫浦500與本體310的流體出入口315的連接方式屬於間接連接。在實際運作中，可依據本體之流體室313的容積大小，決定是否使用流體容器600來增加流體的容量。
第13圖中，流體容器600更包含一排出口640及一注入口650，排出口640及注入口650分別與流體容置空間610連通。注入口650可用於注入其他成分例如細胞激素(cytokines)以調整細胞培養的條件，或者可用於更換新鮮的流體，而在運作時為了平衡壓力，注入口650通常是關閉的，僅當流體的成分需要調整或更新才開啟。排出口640可用於取樣或者排出廢棄的流體，因此，排出口640在運作時也是關閉的。
另外，第12圖及第13圖中箭頭代表流體的流動方向，然而，本發明不以此為限，可依實際需求彈性調整流體的流動方向。在其它實施方式的細胞培養系統，可將細胞培養系統10以及細胞培養系統20中的細胞培養裝置300更換為細胞培養裝置400，藉此，可應用於動態的、多種細胞的共同培養。
<培養癌細胞的實驗結果>
以下實驗，每次實驗進行前，皆需先對細胞培養系統進行殺菌，包含使用30%的雙氧水清洗至少3小時以及使用滅菌過的水清洗並浸泡於滅菌過的水中一整晚，之後，使用磷酸鹽緩衝生理食鹽水(phosphate buffered saline，PBS)清洗至少3個小時，再用紫外光照射一整晚。
以下實驗使用到的細胞包含A549細胞、具有綠色螢光蛋白表現的A549細胞(A549 cells with green fluorescent protein expression，A549/GFP)以及人類肺部微血管內皮細胞(human pulmonary microvascular endothelial cells，HPMECs)，其中用以培養A549細胞及A549/GFP細胞所使用的細胞培養基成分為89%的DMEM培養基(25mM)、10%的胎牛血清(fetal bovine serum，FBS)及1%青黴素/鏈黴素溶液(Penicillin/Streptomycin Solution，P/S)，而用以培養HPMECs細胞所使用的細胞培養基成分為93%的內皮細胞培養基(endothelial cell medium)、5%的FBS、1%的P/S以及1%的內皮細胞生長添加劑(endothelial cell growth supplement)，當共同培養A549/GFP細胞及HPMECs細胞時，所使用的細胞培養基為50%的A549/GFP細胞的細胞培養基以及50%的內皮細胞培養基，而本段的百分率(%)皆指體積百分率。
以下實驗，關於時間的定義如下：當把細胞種到插件的多孔膜，並放到細胞培養箱以使細胞附著於多孔膜 之時間點定義為第0天。經過1天，細胞已附著在多孔膜上，此時定義為第1天，其他天數依此類推。
以下實驗，靜態是指幫浦關閉，動態是指幫浦開啟，且幫浦的轉速為2.3RPM，藉以使流體的流速為0.75mm/s，以模擬人體微血管中血液的流速。
<A549細胞的2D細胞培養>
此實驗採用第7圖的細胞培養裝置300的插件320進行，首先將A549細胞種到插件320的多孔膜322上，種植密度為4x104cells/ml，並於培養第3天進行細胞染色，以觀察A549細胞存活的狀況。配合參照第14圖，其為A549細胞的2D細胞培養之染色結果圖，而在第14圖中，比例尺的長度代表100μm。由第14圖可知，A549細胞在插件320之多孔膜322上經過3天仍然存活，顯示本發明之插件320具有生物相容性，可用於培養細胞。
<A549/GFP細胞的2D細胞培養>
(一)A549/GFP細胞的單一細胞培養：配合參照第15A圖，其係使用細胞培養裝置300進行單一細胞之2D細胞培養的局部放大示意圖，由第15A圖可知，細胞700a附著在插件320之多孔膜322的培養室側，在本實驗中，細胞700a即為A549/GFP細胞，並採用第13圖的細胞培養系統20進行細胞培養。具體來說，先將插件320抽離本體310後，將A549/GFP細胞種到插件320的多孔膜322，其種植密度為1.6x105cells/ml，待A549/GFP細胞附著於多孔膜322上，再將插件320插回本體310，並在動態條件下進行 細胞培養，以觀察A549/GFP細胞在多孔膜322上的分布，藉此可推知A549/GFP細胞由培養室側遷移到流體室側的情形。配合參照第16圖，其為A549/GFP細胞的2D細胞培養的顯微鏡影像，比例尺為100μm，其中最左側是本實驗的結果圖，詳細來說，最左側的上圖是於培養第3天時用棉花棒移除多孔膜322之培養室側的細胞前的細胞影像，最左側的下圖是於第3天用棉花棒移除多孔膜322之培養室側的細胞後的細胞影像，其中可被棉花棒移除之A549/GFP細胞代表具有轉移潛勢之細胞，並配合使用軟體Image J進行影像分析，可計算出A549/GFP細胞於第3天的遷移面積百分率，計算公式如下：遷移面積百分率(%)=(A3/A0)x100%，其中，A0是於第3天用棉花棒移除多孔膜322之培養室側的細胞前(簡稱為移除前)之未有細胞生長的面積，A3是於第3天用棉花棒移除多孔膜322之培養室側的細胞後之未有細胞生長的面積。經計算，A549/GFP細胞的單一細胞培養的遷移面積百分率為19.2%，標準差為3.5%(n=3)。
(二)A549/GFP細胞經TGF-β1處理後之單一細胞培養：此實驗與A549/GFP細胞之單一細胞培養的差異在於每天於細胞培養基中添加5ng/mL的重組人TGF-β1蛋白(recombinant human TGF-β1(protein Human Cell-expressed)protein；R&D Systems，USA)。配合參照第16圖，中間是本實驗的結果圖，詳細來說，中間的上圖是於第3天用棉花棒移除多孔膜322之培養室側的細胞前的細胞影像，中間的下圖是於第3天用棉花棒移除多孔膜 322之培養室側的細胞後的細胞影像，配合軟體Image J進行影像分析，可計算出A549/GFP細胞於第3天的遷移面積百分率，計算公式如上，不再重複。經計算，A549/GFP細胞經TGF-β1處理後之單一細胞培養的遷移面積百分率為37.6%，標準差為0.5%(n=3)。
(三)A549/GFP細胞與HPMECs細胞進行共同細胞培養：配合參照第15B圖，其係使用細胞培養裝置300進行2D細胞培養之不同細胞共同培養的局部放大示意圖，由第15B圖可知，細胞700a附著在插件320之多孔膜322的培養室側，細胞700b附著在插件320之多孔膜322的流體室側，在本實驗中，細胞700a即為A549/GFP細胞，細胞700b即為HPMECs細胞，並採用第13圖的細胞培養系統20進行。具體來說，先將插件320抽離本體310，將HPMECs細胞種到插件320的多孔膜322的流體室側，種植密度為4x105cells/ml，再將A549/GFP細胞種到插件320的多孔膜322的培養室側，種植密度為1.6x105cells/ml，待A549/GFP細胞附著於多孔膜322上，再將插件320插回本體310，並在動態條件下進行細胞培養，以觀察細胞A549/GFP細胞在多孔膜322上的分布，藉此可推知A549/GFP細胞由培養室側遷移到流體室側的情形。配合參照第16圖，最右側是本實驗的結果圖，詳細來說，最右側的上圖是於第3天用棉花棒移除多孔膜322之培養室側的細胞前的細胞影像，最右側的下圖是於第3天用棉花棒移除多孔膜322之培養室側的細胞後的細胞影像，配合軟體Image J進行影像分析，可計算出A549/GFP細胞於第3天的遷移面積百分率，計算公式如上，不再重複。經計算，A549/GFP細胞與HPMECs細胞進行共同細胞培養的遷移面積百分率為39.3%，標準差為0.3%(n=3)。
配合參照第17圖，其為A549/GFP細胞的2D細胞培養之遷移面積百分率的結果圖，由左而右分別為A549/GFP細胞之單一細胞培養、A549/GFP細胞之單一細胞培養配合TGF-β1處理及A549/GFP細胞與HPMECs細胞共同細胞培養的遷移面積百分率，由第17圖可知，相較於A549/GFP細胞之單一細胞培養，A549/GFP細胞配合TGF-β1處理以及與HPMECs細胞共同培養皆會增加遷移面積百分率，證實本發明之細胞培養系統20可藉由可控制的流體條件來培養細胞，有利於研究抗癌藥物的應用。此外，本發明之細胞培養系統20可模擬腫瘤轉移中的侵犯階段，並可於周邊的其他基質細胞如纖維母細胞、巨噬細胞或內皮細胞共同培養。
<A549/GFP細胞於膠原蛋白水凝膠的3D細胞培養>
配合參照第18圖，其係使用細胞培養裝置300進行3D細胞培養的局部放大示意圖，第18圖中，於插件320之多孔膜322的培養室側形成二層膠原蛋白水凝膠，分別為第一膠原蛋白水凝膠810以及第二膠原蛋白水凝膠820，以觀察細胞在於本發明之細胞培養裝置300中培養時細胞於膠原蛋白中的穿透能力，藉以分析細胞的遷移潛勢。第一膠原蛋白水凝膠810的厚度為h1，裡面沒有細胞，第二膠原蛋 白水凝膠820的厚度為h2，裡面有細胞700a，可藉由在膠原蛋白聚合前將細胞700a種入膠原蛋白中，再進行聚合，即可得到內部種植有細胞700a的第二膠原蛋白水凝膠820。在本實驗中，細胞700a即為A549/GFP細胞，種植密度為4x105cells/ml，第一膠原蛋白水凝膠810的厚度h1=第二膠原蛋白水凝膠820的厚度h2=765μm，並採用第13圖的細胞培養系統20，分別在靜態條件及動態條件進行3D細胞培養7天，每2天觀察一次細胞遷移以及增生的情況，而觀察的視角可參考第4圖，即將插件320抽取出後並以垂直於本體310方向直接觀察，待觀察完，再將320插回本體310，即使實驗是在動態條件下進行，也不需要中斷幫浦500，換句話說，以細胞培養系統20進行的3D細胞培養為一連續的過程，不會因為觀察而中止。
配合參照第19圖，其為A549/GFP細胞的3D細胞培養的顯微鏡影像，比例尺為100μm，左邊是在靜態條件下進行，右邊是在動態條件下進行，紅色線是標示出第一膠原蛋白水凝膠810與開放空間S3(第9圖)中細胞培養基的邊界，綠色線是標示出A549/GFP細胞的遷移端線(migration head)。由第19圖可知，不論是靜態條件或動態條件，最開始的遷移端線頂端(migration head peak)，即第1天的遷移端線頂端，在整個細胞培養過程中，會維持在遷移端線頂端的地位，符合先前研究的結果，即癌細胞在遷移時，領導細胞(leading cells)會為跟隨細胞(following cell)開闢路徑。
配合參照第20圖，其為第19圖之A549/GFP細胞的顯微鏡影像的影像灰度變化的結果圖，其中越往左側代表影像灰度越高(亦即，越往左側影像之黑色區域越多)，越往右側則代表影像灰度越低。由第20圖可觀察出，A549/GFP細胞在經過不同天數之培養後，其顯微鏡影像之影像灰度係將隨著時間增加而逐漸下降，顯示A549/GFP細胞的數量增加或其生長面積增加，並有部分的細胞在遷移端線產生增生，以及有部分的細胞在遷移端線產生遷移。
另外，由第19圖可知，不論是靜態條件或動態條件，A549/GFP細胞都沒有完全穿過第一膠原蛋白水凝膠810抵達到多孔膜322，原因是第一膠原蛋白水凝膠810的厚度h1過厚。另外，雖圖未繪示，在另一實驗中，將第一膠原蛋白水凝膠810的厚度h1減少至158.8μm，其餘條件皆相同，經過7天的細胞培養，發現A549/GFP細胞在第3天即穿過第一膠原蛋白水凝膠810抵達多孔膜322，然而，之後A549/GFP細胞幾乎維持在相同的位置，且發現A549/GFP細胞並沒有附著在多孔膜322上，顯示A549/GFP細胞較傾向維持在第一膠原蛋白水凝膠810及第二膠原蛋白水凝膠820中，而較不傾向貼附多孔膜322或穿過多孔膜322而遷移至流體室313。另外，雖圖未繪示，在又一實驗中，將第一膠原蛋白水凝膠810省略，即僅有第二膠原蛋白水凝膠820，其餘條件皆相同，經過7天的細胞培養，發現一開始A549/GFP細胞就已經抵達多孔膜322，然而，經過7天，平均只有6個細胞貼附在多孔膜322，其數量遠低於種入第 二膠原蛋白水凝膠820中A549/GFP細胞的細胞數量，更證實了A549/GFP細胞較傾向維持在第二膠原蛋白水凝膠820中，並於第二膠原蛋白水凝膠820中增生。
將上述實驗結果進行遷移面積百分率以及增生面積百分率的計算，計算公式如下：遷移面積百分率(%)=(BX/B0)x100%，其中，B0是於第0天用軟體Image J量測到的面積，BX是於第X天用軟體Image J量測到的面積，此時，面積是指紅色線與綠色線之間的面積(如第19圖所示)。增生面積百分率(%)=(CX/C0)x100%，其中，C0是於第0天用軟體Image J量測到的面積，CX是於第X天用軟體Image J量測到的面積，此時，面積是指紅色線與綠色線所界定區域中白點的總面積(如第19圖中的白點)，換句話說，增生面積百分率是偵測螢光強度的變化。
配合參照第21圖及第22圖，第21圖為A549/GFP細胞的3D細胞培養之增生面積百分率的結果圖，第22圖為A549/GFP細胞的3D細胞培養之遷移面積百分率的結果圖。在第21圖及第22圖中，其中第1組為A549/GFP細胞於包含二層膠原蛋白水凝膠之多孔膜322，即第18圖所示之多孔膜322上進行靜態培養，其第一膠原蛋白水凝膠810的厚度h1及第二膠原蛋白水凝膠的厚度h2皆為765μm，第2組為A549/GFP細胞於包含二層膠原蛋白水凝膠之多孔膜322上進行動態培養，其第一膠原蛋白水凝膠810的厚度h1及第二膠原蛋白水凝膠的厚度h2皆為765μm，而第3組則為A549/GFP細胞於包含二層膠原蛋 白水凝膠之多孔膜322上進行動態培養，其第一膠原蛋白水凝膠810的厚度h1及第二膠原蛋白水凝膠的厚度h2皆為158.8μm。由第21圖及第22圖可知，在動態條件下，有利於癌細胞的增生及遷移。由上述實驗也可進一步證實，本發明的細胞培養裝置以及細胞培養系統可成功應用於3D細胞培養。
<A549/GFP細胞於流體容器中的收集實驗>
進行A549/GFP細胞的2D細胞培養，細節與上文中A549/GFP細胞之單一細胞培養實驗相同，差異僅在於細胞培養的時間，藉由拉長細胞培養的時間，可觀察A549/GFP細胞穿過多孔膜322並隨著流體循環的情形。進行實驗時，於第5天首次更換作為流體的細胞培養基，之後每3天更換一次，在更換前會對流體容器600進行觀察，並會將廢棄的細胞培養基以孔徑為5μm的多孔膜過篩，以收集懸浮其中的A549/GFP細胞。在細胞培養第17天，首次於廢棄的細胞培養基收集到A549/GFP細胞，並在第20天於流體容器600觀察到A549/GFP細胞，此順序符合腫瘤轉移時，癌細胞會先在循環系統中循環，之後在目標位置生長的順序。
配合參照第23A圖與第23B圖，第23A圖為A549/GFP細胞於流體容器600中的觀察位置示意圖，第23B圖為A549/GFP細胞於流體容器600中的顯微鏡影像圖。詳細而言，第23B圖所示之(i)至(iv)分別代表由第23A圖之(i)至(iv)位置進行觀察之顯微鏡影像。由第23A圖可 知，可於流體容器600之流體容置空間610不同位置觀察到A549/GFP細胞，顯示A549/GFP細胞確實會隨著流體循環，並在找尋到目標位置時，脫離循環系統，進行目標位置生長。因此，本發明的細胞培養系統20可應用於模擬腫瘤轉移中的循環階段以及目標位置生長階段。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

  1. 一種細胞培養裝置，包含：一本體，包含：一插槽；一開放槽，與該插槽的一側連接；及一流體室，設置於該本體內，且與該插槽的另一側連接；以及一插件，可拆卸地插入該插槽，且該插件包含：一插入部，對應插入該插槽；二拔取部，分別設置於該插入部的二側而使該插件呈U字型；一細胞培養室，設置於該插入部；及一多孔膜，設置於該插入部並位於該細胞培養室的一側；其中當該插件插入該插槽，該細胞培養室與該開放槽連通形成一開放空間，且該開放空間及該流體室被該多孔膜分隔。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的細胞培養裝置，其中該插入部為透明材質。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的細胞培養裝置，其中該本體更包含二流體出入口，分別設置於該流體室的二端。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的細胞培養裝置，其中該插件之該細胞培養室為一第一細胞培養室，該插件之該多孔膜為一第一多孔膜，該細胞培養裝置更包含一第二細胞培養室以及一第二多孔膜，且該第二細胞培養室及該流體室被該第二多孔膜分隔。
  5. 一種細胞培養系統，包含：一細胞培養裝置，包含：一本體，包含一插槽、一開放槽、一流體室及二流體出入口，其中該開放槽與該插槽的一側連接，該流體室設置於該本體內，且該流體室與該插槽的另一側連接，該二流體出入口分別設置於該流體室的二端；及一插件，可拆卸地插入該插槽，且該插件包含一插入部、二拔取部、一細胞培養室及一多孔膜，其中該插入部對應插入該插槽，二該拔取部分別設置於該插入部的二側而使該插件呈U字型，該細胞培養室設置於該插入部，且該多孔膜設置於該插入部並位於該細胞培養室的一側，當該插件插入該插槽，該細胞培養室與該開放槽連通形成一開放空間，且該開放空間及該流體室被該多孔膜分隔；以及一幫浦，與該本體的該二流體出入口連接，使一流體在該流體室中循環流動。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的細胞培養系統，其中該幫浦為蠕動式幫浦。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的細胞培養系統，其中該插入部為透明材質。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的細胞培養系統，其中該插件之該細胞培養室為一第一細胞培養室，該插件之該多孔膜為一第一多孔膜，該細胞培養裝置更包含一第二細胞培養室以及一第二多孔膜，且該第二細胞培養室及該流體室被該第二多孔膜分隔。
  9. 如申請專利範圍第5項所述的細胞培養系統，更包含：一流體容器，該流體容器包含一流體容置空間及二流體出入口，該流體容器的該二流體出入口與該流體容置空間連通，其中該幫浦分別與該流體容器的一該流體出入口及該本體的一該流體出入口連接，該流體容器的另一該流體出入口與該本體的另一該流體出入口連接，使該流體在該流體室及該流體容置空間中循環流動。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的細胞培養系統，其中該流體容器更包含一排出口及一注入口，該排出口及該注入口分別與該流體容置空間連通。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010057672A1 (de) * 2008-11-24 2010-05-27 Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn Vorrichtung zur physiologischen, dynamischen in-vitro zelldehnung
CN102858947A (zh) * 2010-04-15 2013-01-02 弗朗霍夫应用科学研究促进协会 细胞培养体系
CN206319010U (zh) * 2016-12-23 2017-07-11 青岛农业大学 一种方便转移细胞的细胞共培养培养瓶

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4839292B1 (en) * 1987-09-11 1994-09-13 Joseph G Cremonese Cell culture flask utilizing membrane barrier
EP1281439A1 (en) * 2001-07-30 2003-02-05 F. Hoffmann-La Roche Ag Device for receiving a chip shaped carrier and process for assembling a plurality of such devices
ES2672201T3 (es) 2008-07-16 2018-06-13 Children's Medical Center Corporation Dispositivo de imitación de órganos con microcanales y métodos de uso
WO2015121302A1 (en) * 2014-02-12 2015-08-20 Ekeroth Kristian Dividable surfaces for cell culturing
GB2554818A (en) 2015-04-01 2018-04-11 Harvard College Respiration device for analysis of a response to shear stress and foreign agents on cells
US20170059555A1 (en) * 2015-08-31 2017-03-02 Los Alamos National Security, Llc Sample platform and methods of use

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010057672A1 (de) * 2008-11-24 2010-05-27 Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn Vorrichtung zur physiologischen, dynamischen in-vitro zelldehnung
CN102858947A (zh) * 2010-04-15 2013-01-02 弗朗霍夫应用科学研究促进协会 细胞培养体系
CN206319010U (zh) * 2016-12-23 2017-07-11 青岛农业大学 一种方便转移细胞的细胞共培养培养瓶

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