專利名稱：細胞體外生長代謝狀況檢測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
該發(fā)明涉及一種用于細胞工程技術領域的檢測系統(tǒng)，具體是-種細胞體外生長代謝狀況檢測系統(tǒng)。
背景技術：
細胞在體外的生長代謝能有效的反應其在體內(nèi)環(huán)境下的生長狀態(tài)，現(xiàn)已有越來越多的試驗用細胞在體外的生長、分化、衰老、凋亡以及藥理毒理試驗來模擬可能在體內(nèi)發(fā)生的情況，從而使我們進一步了解細胞的基本性質(zhì)并有利于新開發(fā)藥品的藥理與毒理學的檢測，為一期臨床試驗提供依據(jù)。但現(xiàn)在國內(nèi)進行的體外藥理毒理試驗大都還采用靜態(tài)、離線的裝置來檢測，不能實時提供細胞表征的各種數(shù)據(jù)，且進行檢測的步驟繁瑣。
經(jīng)對現(xiàn)有技術文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，H.G. Koebe等人在《Toxicology》2000，15431-44上發(fā)表的“In vitro toxicology in hepatocyte bioreactors-extracellularacidification rate(EAR)in a target cell line indicates hepato-activatedtransformation of substrates”(肝細胞生物反應器中的體外毒理學一在靶細胞系中的細胞外酸化率暗示肝細胞介導的底物轉(zhuǎn)化，《毒理學》)一文中，提出了一種用于檢測在細胞體外生長代謝狀況的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由供氣系統(tǒng)、細胞培養(yǎng)系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)三部分組成。該灌注系統(tǒng)雖然不斷有培養(yǎng)液和氣體輸入，但卻無法提供一種均一培養(yǎng)液進入狀態(tài)，不利于定量檢測培養(yǎng)液流經(jīng)細胞時所消耗的氣體及培養(yǎng)物等。該裝置沒有檢測流經(jīng)細胞后pH、O2、葡萄糖、谷氨酰胺以及產(chǎn)生的乳酸的量的變化，而這些恰是反應細胞生長代謝狀態(tài)的最為重要的參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種細胞體外生長代謝狀況檢測系統(tǒng)，使其提供恒定培養(yǎng)液和溶解氣體組分的供給系統(tǒng)，能定量檢測特定時間內(nèi)細胞所消耗的O2和營養(yǎng)物質(zhì)，以及pH的變化；在同一檢測單元內(nèi)并聯(lián)多個生物反應器，使測得的值是最能反應細胞生長狀態(tài)的總體平均值；匯集多種檢測電極于一體，盡可能多的提供細胞生長的信息。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括培養(yǎng)液供給單元、細胞培養(yǎng)單元和數(shù)據(jù)接收處理器，其連接方式為培養(yǎng)液供給單元通過數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)接收處理器相連，細胞培養(yǎng)單元通過數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)接收處理器相連。所述的培養(yǎng)液供給單元包括空氣壓縮機、氧氣氣體鋼瓶、第一0.2μm微孔濾膜過濾器、第二0.2μm微孔濾膜過濾器、T形三通管、第三0.2μm微孔濾膜過濾器、儲液罐、儲液罐水浴層、氣體分布器、磁力攪拌子、磁力攪拌器、起始端檢測電極和蠕動泵，其連接方式為氧氣氣體鋼瓶、第一0.2μm微孔濾膜過濾器和空氣壓縮機、第二0.2μm微孔濾膜過濾器依次通過硅膠輸氣管與T形三通管相連，T形三通管通過硅膠輸氣管與儲液罐的入氣口連接；儲液罐外包有儲液罐水浴層，儲液罐頂上接入起始端檢測電極；第三0.2μm微孔濾膜過濾器和儲液罐的通氣口通過硅膠輸氣管相連接；儲液罐的入氣口末端通過硅膠輸氣管和氣體分布器相連；磁力攪拌器在儲液罐底部，儲液罐內(nèi)底部置有磁力攪拌子；眾多起始端檢測電極通過數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)接收處理器連接；蠕動泵在儲液罐的出液口和細胞培養(yǎng)單元之間。
所述的儲液罐頂上有孔眼，儲液罐頂上設有入氣口、通氣口、出液口。
所述的起始端檢測電極或者是pH電極，或者是溶氧電極，或者是葡萄糖電極，或者是谷氨酰胺電極，或者是乳酸電極。
所述的細胞培養(yǎng)單元包括水浴底座、水浴蓋、檢測槽、終端檢測電極、廢液缸、第四0.2μm微孔濾膜過濾器、反應器系統(tǒng)。檢測槽的入液口和培養(yǎng)液供給單元中的儲液罐的出液口之間、反應器系統(tǒng)和檢測槽的入液口之間以及檢測槽的出液口和廢液缸的入液口之間均以硅膠輸液管相連；在反應器系統(tǒng)外，水浴底座和水浴蓋合在一起構成一個幾乎密閉的水浴外套，把整個反應器系統(tǒng)包被在內(nèi)；檢測槽與終端檢測電極相連接；廢液缸的通氣口和第四0.2μm微孔濾膜過濾器以硅膠輸氣管相連。
所述的反應器系統(tǒng)包括T瓶、T瓶蓋和分流槽，分流槽的入口與培養(yǎng)液供給單元中的儲液罐的出液口通過硅膠輸液管相連，分流槽的出口和T瓶的入口之間以及T瓶的出口和檢測槽的入液口之間也通過硅膠輸液管相連，T瓶蓋設在T瓶上。
所述的檢測槽上有孔眼。
所述的終端檢測電極或者是pH電極，或者是溶氧電極，或者是葡萄糖電極，或者是谷氨酰胺電極，或者是乳酸電極。
所述的T瓶的底面積為25cm2。
儲液罐的通氣口使儲液罐內(nèi)外氣體的壓力保持恒定，第三0.2μm微孔濾膜過濾器確保儲液罐內(nèi)氣體與外界氣體進行交換時不會帶來外源污染；磁力攪拌器在儲液罐底部，儲液罐內(nèi)底部置有磁力攪拌子，保證儲液罐內(nèi)氣液分布均勻。氧氣氣體鋼瓶和空氣壓縮機既為儲液罐提供一定比例的各種氣體分壓，滿足細胞對溶氧及其他氣體的需求，空氣中的CO2又能在一定范圍內(nèi)防止pH的波動。眾多起始端檢測電極提供了詳盡的培養(yǎng)液的資料，有利于某些指標異常時進行調(diào)整，并為最終測定特定時間內(nèi)細胞對氣體與營養(yǎng)物的消耗提供依據(jù)。T瓶蓋由無毒的塑料制成，蓋在T瓶上，用于細胞接種及細胞培養(yǎng)過程中臨時取樣；T瓶不易過大，取底面積25cm2為宜，有利于細胞快速長滿，并節(jié)約培養(yǎng)基。廢液缸的通氣口使廢液缸內(nèi)外氣體的壓力保持恒定，第四0.2μm微孔濾膜過濾器確保內(nèi)部無菌。終端檢測電極提供了培養(yǎng)液流經(jīng)細胞后的組成，根據(jù)起始端檢測電極提供的數(shù)據(jù)，能計算出細胞對氣體與營養(yǎng)物的消耗，從而推斷出細胞的生長狀況。
本發(fā)明工作時，空氣壓縮機與氧氣氣體鋼瓶產(chǎn)生的空氣和O2經(jīng)過濾后進入儲液罐培養(yǎng)液中，在攪拌下與整個培養(yǎng)液混和均勻，通過數(shù)據(jù)接收處理器讀出起始端檢測電極測得的pH、溶氧、葡萄糖、谷氨酰胺和乳酸的數(shù)據(jù)。培養(yǎng)液被蠕動泵泵入反應器系統(tǒng)中，通過分流槽把培養(yǎng)液分別輸送到若干個相對孤立的T瓶中，培養(yǎng)液以可控的極為緩慢的速度流過T瓶，數(shù)據(jù)接收處理器讀出終端檢測電極測得的pH、溶氧、葡萄糖、谷氨酰胺和乳酸的數(shù)據(jù)，通過數(shù)值的處理和計算，演繹出細胞在某一段時間內(nèi)的生長狀態(tài)。由于培養(yǎng)液不斷在流，數(shù)據(jù)不斷在取，所以最終可以得到一個細胞生長的全景圖。如果在培養(yǎng)液中加入某種藥物，則得到的就是細胞在此種藥物作用下的生長情況。
本發(fā)明的有益效果是提供了一種相對均一的培養(yǎng)液進入狀態(tài)，同時通過眾多檢測電極實時監(jiān)測培養(yǎng)液，使終端檢測電極與起始端檢測電極的差值能精確反映細胞對培養(yǎng)液中溶氧與營養(yǎng)物的消耗，極大的降低了誤差產(chǎn)生的機會；在反應器系統(tǒng)中并聯(lián)多個T瓶培養(yǎng)細胞，既能增加差值，減少對電極精確度的要求，降低成本，又能提供細胞生長的均值，反映細胞的普遍生長狀況；眾多的pH、溶氧、葡萄糖、谷氨酰胺和乳酸檢測電極全方位考察細胞的生長代謝情況，在一次簡易的試驗中能得到最大量的數(shù)據(jù)，有利于高效廉價的進行臨床前細胞試驗。


圖1為本發(fā)明結構示意2為本發(fā)明生物反應器系統(tǒng)結構示意圖具體實施方式
如圖1-4所示，本發(fā)明包括培養(yǎng)液供給單元1、細胞培養(yǎng)單元2和數(shù)據(jù)接收處理器3。其連接方式為培養(yǎng)液供給單元1通過數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)接收處理器3相連，細胞培養(yǎng)單元2通過數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)接收處理器3相連。所述的培養(yǎng)液供給單元1包括空氣壓縮機4、氧氣氣體鋼瓶5、第一0.2μm微孔濾膜過濾器6、第二0.2μm微孔濾膜過濾器7、T形三通管8、第三0.2μm微孔濾膜過濾器9、儲液罐10、儲液罐水浴層11、氣體分布器14、磁力攪拌子15、磁力攪拌器16、起始端檢測電極17和蠕動泵19，其連接方式為氧氣氣體鋼瓶5、第一0.2μm微孔濾膜過濾器6和空氣壓縮機4、第二0.2μm微孔濾膜過濾器7依次通過硅膠輸氣管與T形三通管8相連，T形三通管8通過硅膠輸氣管與儲液罐10的入氣口12連接；儲液罐10外包有儲液罐水浴層11，儲液罐10頂上接入起始端檢測電極17；第三0.2μm微孔濾膜過濾器9和儲液罐10的通氣口13通過硅膠輸氣管相連接；儲液罐10的入氣口12末端通過硅膠輸氣管和氣體分布器14相連；磁力攪拌器16在儲液罐10底部，儲液罐10內(nèi)底部置有磁力攪拌子15；眾多起始端檢測電極17通過數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)接收處理器3連接；蠕動泵19在儲液罐10的出液口18和細胞培養(yǎng)單元2之間。
所述的儲液罐10頂上有孔眼，儲液罐10頂上設有入氣口12、通氣口13、出液口18。
所述的起始端檢測電極17或者是pH電極，或者是溶氧電極，或者是葡萄糖電極，或者是谷氨酰胺電極，或者是乳酸電極。
所述的細胞培養(yǎng)單元2包括水浴底座20、水浴蓋21、檢測槽22、終端檢測電極25、廢液缸26、第四0.2μm微孔濾膜過濾器29、反應器系統(tǒng)30，檢測槽22的入液口23和培養(yǎng)液供給單元1中的儲液罐10的出液口18之間、反應器系統(tǒng)30和檢測槽22的入液口23之間以及檢測槽22的出液口24和廢液缸26的入液口27之間均以硅膠輸液管相連；在反應器系統(tǒng)30外，水浴底座20和水浴蓋21合在一起構成一個密閉的水浴外套，把整個反應器系統(tǒng)30包被在內(nèi)；檢測槽22與終端檢測電極25相連接；廢液缸26的通氣口28和第四0.2μm微孔濾膜過濾器29以硅膠輸氣管相連。
所述的反應器系統(tǒng)30包括T瓶33、T瓶蓋36和分流槽37。分流槽37的入口31與培養(yǎng)液供給單元1中的儲液罐10的出液口18通過硅膠輸液管相連，分流槽37的出口32和T瓶33的入口34之間以及T瓶33的出口35和檢測槽22的入液口23之間也通過硅膠輸液管相連；T瓶蓋36設在T瓶33上。
所述的檢測槽22上有孔眼。
所述的終端檢測電極25或者是pH電極，或者是溶氧電極，或者是葡萄糖電極，或者是谷氨酰胺電極，或者是乳酸電極。
所述的T瓶33的底面積為25cm2。
權利要求
1.一種細胞體外生長代謝狀況檢測系統(tǒng)，包括培養(yǎng)液供給單元(1)、細胞培養(yǎng)單元(2)和數(shù)據(jù)接收處理器(3)，培養(yǎng)液供給單元(1)通過數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)接收處理器(3)相連，細胞培養(yǎng)單元(2)通過數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)接收處理器(3)相連，所述的培養(yǎng)液供給單元(1)包括氧氣氣體鋼瓶(5)、蠕動泵(19)，其特征在于，還包括空氣壓縮機(4)、第一0.2μm微孔濾膜過濾器(6)、第二0.2μm微孔濾膜過濾器(7)、T形三通管(8)、第三0.2μm微孔濾膜過濾器(9)、儲液罐(10)、儲液罐水浴層(11)、氣體分布器(14)、磁力攪拌子(15)、磁力攪拌器(16)和起始端檢測電極(17)，氧氣氣體鋼瓶(5)、第一0.2μm微孔濾膜過濾器(6)和空氣壓縮機(4)、第二0.2μm微孔濾膜過濾器(7)依次通過硅膠輸氣管與T形三通管(8)相連，T形三通管(8)通過硅膠輸氣管與儲液罐(10)的入氣口(12)連接，儲液罐(10)外包有儲液罐水浴層(11)，儲液罐(10)頂上接入起始端檢測電極(17)，第三0.2μm微孔濾膜過濾器(9)和儲液罐(10)的通氣口(13)通過硅膠輸氣管相連接，儲液罐(10)的入氣口(12)末端通過硅膠輸氣管和氣體分布器(14)相連，磁力攪拌器(16)在儲液罐(10)底部，儲液罐(10)內(nèi)底部置有磁力攪拌子(15)，眾多起始端檢測電極(17)通過數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)接收處理器(3)連接，蠕動泵(19)在儲液罐(10)的出液口(18)和細胞培養(yǎng)單元(2)之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的細胞體外生長代謝狀況檢測系統(tǒng)，其特征是，儲液罐(10)頂上有孔眼，儲液罐(10)頂上設有入氣口(12)、通氣口(13)和出液口(18)。
3.根據(jù)權利要求1所述的細胞體外生長代謝狀況檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的起始端檢測電極(17)是pH電極，或者是溶氧電極，或者是葡萄糖電極，或者是谷氨酰胺電極，或者是乳酸電極。
4.根據(jù)權利要求1所述的細胞體外生長代謝狀況檢測系統(tǒng)，其特征是，細胞培養(yǎng)單元(2)包括水浴底座(20)、水浴蓋(21)、檢測槽(22)、終端檢測電極(25)、廢液缸(26)、第四0.2μm微孔濾膜過濾器(29)和反應器系統(tǒng)(30)，檢測槽22的入液口(23)和儲液罐(10)的出液口(18)之間、反應器系統(tǒng)(30)和檢測槽(22)的入液口(23)之間以及檢測槽(22)的出液口(24)和廢液缸(26)的入液口(27)之間均以硅膠輸液管相連，在反應器系統(tǒng)(30)外，水浴底座(20)和水浴蓋(21)合在一起構成一個密閉的水浴外套，把整個反應器系統(tǒng)(30)包被在內(nèi)，檢測槽(22)與終端檢測電極(25)相連接，廢液缸(26)的通氣口(28)和第四0.2μm微孔濾膜過濾器(29)以硅膠輸氣管相連。
5.根據(jù)權利要求3所述的細胞體外生長代謝狀況檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的反應器系統(tǒng)(30)包括T瓶(33)、T瓶蓋(36)、分流槽(37)，分流槽(37)的入口(31)與儲液罐(10)的出液口(18)通過硅膠輸液管相連，分流槽(37)的出口(32)和T瓶(33)的入口(34)之間以及T瓶(33)的出口(35)和檢測槽(22)的入液口(23)之間也通過硅膠輸液管相連，T瓶蓋(36)設在T瓶(33)上。
6.根據(jù)權利要求3所述的細胞體外生長代謝狀況檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的檢測槽(22)上有孔眼。
7.根據(jù)權利要求3所述的細胞體外生長代謝狀況檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的終端檢測電極(25)是pH電極，或者是溶氧電極，或者是葡萄糖電極，或者是谷氨酰胺電極，或者是乳酸電極。
8.根據(jù)權利要求4所述的細胞體外生長代謝狀況檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的T瓶(33)的底面積為25cm2。
全文摘要
一種用于細胞工程技術領域的細胞體外生長代謝狀況檢測系統(tǒng)，本發(fā)明包括培養(yǎng)液供給單元、細胞培養(yǎng)單元和數(shù)據(jù)接收處理器，其連接方式為培養(yǎng)液供給單元通過數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)接收處理器相連，細胞培養(yǎng)單元通過數(shù)據(jù)傳輸線與數(shù)據(jù)接收處理器相連。本發(fā)明提供恒定培養(yǎng)液和溶解氣體組分的供給系統(tǒng)，能定量檢測特定時間內(nèi)細胞所消耗的O
文檔編號C12M1/34GK1687390SQ200510024580
公開日2005年10月26日 申請日期2005年3月24日 優(yōu)先權日2005年3月24日
發(fā)明者董良, 齊瀚實, 張寶紅, 陳彥田, 耿濤 申請人:上海交通大學