專利名稱：一種細(xì)胞負(fù)壓培養(yǎng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種細(xì)胞負(fù)壓培養(yǎng)裝置，特別涉及細(xì)胞大規(guī)模快速體外擴(kuò)增培養(yǎng)
裝置。
背景技術(shù)：
組織工程技術(shù)的興起和發(fā)展為組織移植和再造提供了最理想的方法，近年來，組 織工程的研究已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。但直到現(xiàn)在還沒有任何一種組織工程產(chǎn)品能完 全滿足臨床病人的需求，其中原因之一是未找到合適的種子細(xì)胞。通過對(duì)發(fā)育生物學(xué)研究 發(fā)現(xiàn)，干細(xì)胞和體細(xì)胞在組織形成和再生過程中起重要作用，但很多細(xì)胞在體內(nèi)含量相對(duì) 較低，取材困難，并且一般是慢周期細(xì)胞，即使像干細(xì)胞一樣具有無限的增殖潛能，但很難 快速擴(kuò)增達(dá)到組織工程的需要。因此，體外如何大量快速擴(kuò)增干細(xì)胞成為最近干細(xì)胞研究 的熱點(diǎn)?，F(xiàn)在應(yīng)用旋轉(zhuǎn)生物反應(yīng)器以及微載體技術(shù)進(jìn)行組織工程種子細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)逐漸 受到科研人員的重視，進(jìn)展較快。方法及裝置的不足之處在于(l)雖然能擴(kuò)增細(xì)胞，但是 細(xì)胞增殖的速度還是很有限；(2)現(xiàn)在組織工程很難控制細(xì)胞培養(yǎng)的氣液界面，(3)不便于 細(xì)胞形態(tài)觀察。 最近的研究顯示，負(fù)壓系統(tǒng)能對(duì)許多不同類型的細(xì)胞增殖起作用，表皮細(xì)胞、 成纖維細(xì)胞以及內(nèi)皮細(xì)胞等[Baldwin C， Topical Negative Pressure Stimulates EndothelialMigration and Proliferation :A Suggested Mechanism for Improved Integration oflntegra. Ann Plast Surg. 2009， 62 (1) :92-6]。因此，設(shè)計(jì)一種體外細(xì)胞負(fù) 壓培養(yǎng)系統(tǒng)，，不僅可以用于細(xì)胞體外大量快速擴(kuò)增，為組織工程提供種子細(xì)胞，同時(shí)也可 以為闡明負(fù)壓條件下細(xì)胞的生物學(xué)行為及其相應(yīng)機(jī)理的研究提供技術(shù)手段和體外模型。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)上述的不足，提供一種細(xì)胞負(fù)壓培養(yǎng)裝置，解決現(xiàn)有 裝置無法準(zhǔn)確模擬體內(nèi)狀況、無法大量快速擴(kuò)增細(xì)胞的問題，同時(shí)使得細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境的負(fù) 壓可以按照要求調(diào)節(jié)，為臨床使用提供相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)。 本實(shí)用新型提出的細(xì)胞負(fù)壓培養(yǎng)的裝置主要包括儲(chǔ)液槽、高壓氣瓶、第一、二、 三、四導(dǎo)管、蠕動(dòng)泵、玻璃管、細(xì)胞培養(yǎng)槽、膜盒壓力儀、流量閥、微型真空泵、微孔濾膜片和 過濾器等。儲(chǔ)液槽同時(shí)連接有第二、第三導(dǎo)管、玻璃管，第二導(dǎo)管另一端通過蠕動(dòng)泵連有細(xì) 胞培養(yǎng)槽，將細(xì)胞培養(yǎng)槽中的多余液體泵回儲(chǔ)液槽，另外第一導(dǎo)管和高壓氣瓶通過導(dǎo)管連 接，將細(xì)胞生長(zhǎng)需要的氣體通入儲(chǔ)液槽。第二導(dǎo)管連有閥門，將儲(chǔ)液槽中的培養(yǎng)基輸入到下 方的細(xì)胞培養(yǎng)槽中，儲(chǔ)液槽上方接帶過濾器的導(dǎo)管控制儲(chǔ)液槽的氣液界面。細(xì)胞培養(yǎng)槽上 方接帶閥門、膜盒壓力儀的導(dǎo)管通過微型真空泵來控制細(xì)胞培養(yǎng)槽中的真空度。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下 1、本裝置能在體外大量擴(kuò)增細(xì)胞，并且細(xì)胞增殖的速度比較快，同時(shí)通過次裝置 還可以與其他的促進(jìn)細(xì)胞的藥物同時(shí)使用；[0008] 2、通過這種裝置培養(yǎng)的細(xì)胞植入能很快適應(yīng)在體微環(huán)境； 3、通過控制細(xì)胞培養(yǎng)的氣液界面，可以培養(yǎng)表皮與結(jié)締組織的組織工程產(chǎn)品； 4、便于細(xì)胞形態(tài)實(shí)時(shí)觀察。

圖1是本裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是血管內(nèi)皮細(xì)胞負(fù)壓與對(duì)照條件下增殖圖。
具體實(shí)施方式參見圖l，本實(shí)用新型提出的細(xì)胞負(fù)壓培養(yǎng)的裝置包括高壓氣瓶1、第一導(dǎo)管2、第 一流量閥3、第一膜盒壓力儀4、第二導(dǎo)管5、蠕動(dòng)泵6、儲(chǔ)液槽7、第三導(dǎo)管8、第一 0. 22um過 濾器9、玻璃管10、第二流量閥11、細(xì)胞培養(yǎng)用微孔濾膜片12、細(xì)胞培養(yǎng)槽13、第二膜盒壓力 儀14、第一 0. 22um過濾器15、第四導(dǎo)管16、微型真空泵17和細(xì)胞培養(yǎng)用微孔濾膜片支撐架 18。儲(chǔ)液槽7、細(xì)胞培養(yǎng)槽13均為圓柱形，第一、二、三、四導(dǎo)管均為硅膠管。 儲(chǔ)液槽7同時(shí)連接有第二和第三導(dǎo)管5、8，第二導(dǎo)管5另一端通過蠕動(dòng)泵6連到細(xì) 胞培養(yǎng)槽13，將細(xì)胞培養(yǎng)槽13中的多余培養(yǎng)基泵回儲(chǔ)液槽7，玻璃管IO上裝有第二流量閥 ll，通過第二流量閥11控制細(xì)胞培養(yǎng)槽13中的液面的高低。儲(chǔ)液槽7上方接出第三導(dǎo)管 8，并在管上裝有第一 0. 22um過濾器9，以控制儲(chǔ)液槽7氣液界面的高度。高壓氣瓶1中的 裝有5% C02的混合氣體，通過第一導(dǎo)管2接入儲(chǔ)液槽7，并且在導(dǎo)管上裝第一流量閥3來 控制氣體的流量，裝第一膜盒壓力儀4來顯示氣體的相關(guān)參數(shù)。細(xì)胞培養(yǎng)用微孔濾膜片12 放置在細(xì)胞培養(yǎng)槽13內(nèi)的細(xì)胞培養(yǎng)用微孔濾膜片支撐架18上，可以使用不同孔徑大小的 細(xì)胞培養(yǎng)用微孔濾膜片12，并且使活動(dòng)的細(xì)胞可以生長(zhǎng)在細(xì)胞培養(yǎng)用微孔濾膜片上。細(xì)胞 培養(yǎng)槽13是使用聚碳酸酯制作的透明槽，并且制作成楔形，可以實(shí)時(shí)觀察細(xì)胞形態(tài)。微型 真空泵17通過第四導(dǎo)管16與細(xì)胞培養(yǎng)槽13相連，中間通過第二膜盒壓力儀14控制細(xì)胞 培養(yǎng)槽內(nèi)氣壓、第一 0. 22um過濾器過濾空氣。 細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)施例1 : (1)接種和粘附 先在細(xì)胞培養(yǎng)槽(13)中注入超過微孔濾膜片(12)的培養(yǎng)基，將血管內(nèi)皮細(xì)胞接 種在細(xì)胞培養(yǎng)用微孔濾膜片(12)上，等細(xì)胞貼壁后將其細(xì)胞面朝上放入細(xì)胞培養(yǎng)用微孔 濾膜片支撐架(18)上； (2)液面的調(diào)節(jié) 分別通過調(diào)節(jié)安裝在儲(chǔ)液槽(7)下端的蠕動(dòng)泵(6)和第二流量閥(11)來調(diào)節(jié)進(jìn) 出細(xì)胞培養(yǎng)槽(13)中的液面，控制液面高度平行細(xì)胞培養(yǎng)板上層，使培養(yǎng)的細(xì)胞處于氣液 界面上； (3)氣壓的調(diào)節(jié) 根據(jù)第二膜盒壓力儀(14)顯示的細(xì)胞培養(yǎng)槽內(nèi)氣壓5kPa，4h/次，通過微型真空 泵(17)來控制細(xì)胞培養(yǎng)槽中的真空度，同時(shí)以正常培養(yǎng)的細(xì)胞作為對(duì)照； (4)細(xì)胞的觀察 通過顯微鏡觀察細(xì)胞的形態(tài)和生長(zhǎng)趨勢(shì)[0024] (5)取樣并檢測(cè) 每天定時(shí)取樣對(duì)細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)，分析細(xì)胞在負(fù)壓條件下的增殖特性，同時(shí)與未處
理組進(jìn)行比較，制作生長(zhǎng)曲線 參見圖2，結(jié)果顯示 與培養(yǎng)在微孔濾膜片上，但沒有進(jìn)行負(fù)壓加載的細(xì)胞比較，負(fù)壓培養(yǎng)的細(xì)胞增殖
速度明顯加快。 細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)施例2 : (1)接種和粘附 先在細(xì)胞培養(yǎng)槽(13)中注入超過微孔濾膜片(12)的培養(yǎng)基，將皮膚成纖維細(xì)胞 接種在細(xì)胞培養(yǎng)用微孔濾膜片(12)上，等12h細(xì)胞貼壁后將其細(xì)胞面朝下放入細(xì)胞培養(yǎng)用 微孔濾膜片支撐架(18)上，然后接種皮膚表皮細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞共培養(yǎng)； (2)液面的調(diào)節(jié) 分別通過調(diào)節(jié)安裝在儲(chǔ)液槽(7)下端的蠕動(dòng)泵(6)和第二流量閥(11)來調(diào)節(jié)進(jìn) 出細(xì)胞培養(yǎng)槽(13)中的液面，控制液面高度平行皮膚表皮細(xì)胞培養(yǎng)板上層，使培養(yǎng)的細(xì)胞 處于氣液界面上； [OO33] (3)氣壓的調(diào)節(jié) 根據(jù)第二膜盒壓力儀(14)顯示的細(xì)胞培養(yǎng)槽內(nèi)氣壓5kPa，4h/次，通過微型真空 泵(17)來控制細(xì)胞培養(yǎng)槽中的真空度，同時(shí)以正常培養(yǎng)的細(xì)胞作為對(duì)照； [OO35] (4)細(xì)胞的觀察 通過顯微鏡觀察細(xì)胞的形態(tài)和生長(zhǎng)趨勢(shì)； [OO37] (5)取樣并檢測(cè) 每天定時(shí)取樣對(duì)細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)，分析細(xì)胞在負(fù)壓條件下的增殖特性，同時(shí)與未處
理組進(jìn)行比較，制作生長(zhǎng)曲線； 結(jié)果顯示 與培養(yǎng)在微孔濾膜片上共培養(yǎng)，但沒有進(jìn)行負(fù)壓加載的細(xì)胞比較，表皮細(xì)胞和成 纖維細(xì)胞增殖都明顯加快，并且細(xì)胞緊密粘附，有利于構(gòu)建組織工程皮膚。
權(quán)利要求一種細(xì)胞負(fù)壓培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述裝置包括高壓氣瓶(1)、儲(chǔ)液槽(7)、細(xì)胞培養(yǎng)用微孔濾膜片(12)、細(xì)胞培養(yǎng)槽(13)、以及連接在它們之間的導(dǎo)管和玻璃管、安裝在這些管路上的流量閥、泵和膜盒壓力儀；所述高壓氣瓶(1)通過第一導(dǎo)管(2)連接第二導(dǎo)管(5)，并在第一導(dǎo)管(2)上安裝第一流量閥(3)來控制氣體的流量，還安裝第一膜盒壓力儀(4)來顯示氣體的相關(guān)參數(shù)；所述第二導(dǎo)管(5)兩端分別連接儲(chǔ)液槽(7)和細(xì)胞培養(yǎng)槽(13)，并在靠?jī)?chǔ)液槽(7)一端安裝蠕動(dòng)泵(6)，將細(xì)胞培養(yǎng)槽(13)中的多余培養(yǎng)基泵回儲(chǔ)液槽(7)；所述儲(chǔ)液槽(7)的位置高于細(xì)胞培養(yǎng)槽(13)，在儲(chǔ)液槽(7)底部與細(xì)胞培養(yǎng)槽(13)之間連接玻璃管(10)，在儲(chǔ)液槽(7)的上部接出第三導(dǎo)管(8)，并在玻璃管(10)和第三導(dǎo)管(8)上分別安裝有第二流量閥(11)和第一過濾器(9)，第二流量閥(11)控制細(xì)胞培養(yǎng)槽(13)中的液面的高低，第一過濾器(9)控制儲(chǔ)液槽(7)氣液界面的高度；所述細(xì)胞培養(yǎng)用微孔濾膜片(12)放置在細(xì)胞培養(yǎng)槽(13)內(nèi)，從細(xì)胞培養(yǎng)槽(13)接出第四導(dǎo)管(16)，在第四導(dǎo)管(16)上安裝有第二膜盒壓力儀(14)顯示細(xì)胞培養(yǎng)槽內(nèi)氣壓，安裝第二過濾器(15)過濾空氣，并安裝有微型真空泵(17)來控制細(xì)胞培養(yǎng)槽中的真空度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的細(xì)胞負(fù)壓培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述細(xì)胞培養(yǎng)槽(13)內(nèi)設(shè) 置有細(xì)胞培養(yǎng)用微孔濾膜片支撐架(18)，細(xì)胞培養(yǎng)用微孔濾膜片(12)放置于其上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的細(xì)胞負(fù)壓培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述細(xì)胞培養(yǎng)槽(13)是使 用聚碳酸酯制作的透明槽，并且制作成楔形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞負(fù)壓培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述第一和第二過濾器都 是O. 22um過濾器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的細(xì)胞負(fù)壓培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)液槽(7)、細(xì)胞培養(yǎng) 槽(13)均為圓柱形，第一、二、三、四導(dǎo)管均為硅膠管。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種體外細(xì)胞負(fù)壓培養(yǎng)的裝置，解決現(xiàn)有細(xì)胞增殖緩慢，難以滿足組織工程細(xì)胞需求和給細(xì)胞培養(yǎng)提供理想的氣液界面的裝置的問題。細(xì)胞負(fù)壓培養(yǎng)裝置包括儲(chǔ)液槽、硅膠管、玻璃管、膜盒壓力儀、流量閥、高壓氣瓶、微型真空泵、蠕動(dòng)泵、微孔濾膜片，0.22um過濾器，其中儲(chǔ)液槽通過玻璃管與細(xì)胞培養(yǎng)槽連接，細(xì)胞培養(yǎng)槽通過裝有膜盒壓力儀和流量閥的玻璃管連接，通過微型真空泵使其形成負(fù)壓。細(xì)胞通過裝有蠕動(dòng)泵的硅膠管與儲(chǔ)液槽連接，高壓氣瓶通過硅膠管于儲(chǔ)液槽連接，既可以保證細(xì)胞生長(zhǎng)需要的二氧化碳環(huán)境又可以形成負(fù)壓。本實(shí)用新型不僅能準(zhǔn)確的模擬體內(nèi)細(xì)胞的壓強(qiáng)環(huán)境，為體內(nèi)實(shí)驗(yàn)提供更好的支持，而且可以體外大量擴(kuò)增需要的細(xì)胞類型。
文檔編號(hào)C12M3/00GK201501877SQ200920206478

公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者張琳琳, 杜廣剛, 王貴學(xué), 羅向東, 邱菊輝, 陳莉 申請(qǐng)人:中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院