專利名稱：一種仿真三維細胞培養(yǎng)器及培養(yǎng)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及細胞培養(yǎng)領域，具體涉及一種仿真三維細胞培養(yǎng)器及培養(yǎng)方法。
背景技術：
人體內(nèi)的腫瘤組織是由腫瘤細胞、間質(zhì)細胞(包括纖維細胞，炎癥和免疫等細胞)、 血管和細胞外基質(zhì)共同組成的細胞群體，腫瘤細胞生長的微環(huán)境對腫瘤的生長產(chǎn)生重要影響。傳統(tǒng)的細胞培養(yǎng)技術是將腫瘤細胞種植于盛有細胞培養(yǎng)液的器皿中培養(yǎng)。采用這種傳統(tǒng)的細胞培養(yǎng)技術，腫瘤細胞或懸浮于培養(yǎng)液中，或附貼于培養(yǎng)皿壁上，沒有形成和體內(nèi)腫瘤相似的三維結構。隨后發(fā)展起來的三維細胞培養(yǎng)，是將腫瘤細胞或腫瘤組織消化后的碎片與細胞外基質(zhì)混和，再置放于細胞培養(yǎng)液中進行培養(yǎng)。這種細胞培養(yǎng)技術能使腫瘤細胞在體外培養(yǎng)時形成膠原和細胞凝膠從而構建三維立體結構。這些三維細胞培養(yǎng)技術構建的體外三維立體結構比傳統(tǒng)的體外細胞培養(yǎng)更接近體內(nèi)的情況。所以應用這些三維細胞培養(yǎng)技術來檢測篩選新型抗腫瘤藥物的效果或檢測不同腫瘤對抗腫瘤藥物敏感性，在與動物體內(nèi)實驗的符合率方面比傳統(tǒng)細胞培養(yǎng)有所提高。但這些三維細胞培養(yǎng)技術由于沒有考慮到腫瘤細胞營養(yǎng)供應、代謝廢物排除、血管及血管內(nèi)皮細胞的因素，和體內(nèi)腫瘤還是有很大的差別。如果能在體外細胞培養(yǎng)模型中納入腫瘤細胞營養(yǎng)供應、代謝廢物排除、血管及血管內(nèi)皮細胞的因素進一步使腫瘤細胞生理環(huán)境大幅度地接近體內(nèi)環(huán)境，將會為新型抗腫瘤藥物的篩選研發(fā)和腫瘤細胞藥敏試驗提供一個全新的技術解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于根據(jù)現(xiàn)有的細胞培養(yǎng)技術中存在的不足，提供一種仿真三維細胞培養(yǎng)器，以高度接近模擬體內(nèi)腫瘤的生理環(huán)境。本發(fā)明另一目的在于提供一種使用上述仿真三維細胞培養(yǎng)器的培養(yǎng)細胞的方法。本發(fā)明還有一個目的在于提供上述仿真三維細胞培養(yǎng)器的應用。本發(fā)明上述目的通過以下技術方案予以實現(xiàn)
在本發(fā)明的高度仿真三維細胞培養(yǎng)器中，新鮮培養(yǎng)液或含有某種濃度藥物的新鮮培養(yǎng)液透過血管內(nèi)皮細胞層進入細胞外間質(zhì)接觸腫瘤細胞，向腫瘤細胞提供營養(yǎng)成分或藥物 (模擬動脈血液透過毛細血管壁細胞層進入細胞外間質(zhì))；細胞排出代謝廢物透過血管內(nèi)皮細胞層排走(模擬代謝后的組織間液透過毛細血管壁細胞層進入血管變成靜脈血)?！N仿真三維細胞培養(yǎng)器，由兩側緊密嵌套的內(nèi)容器和外容器組成基本結構單元，所述內(nèi)容器和外容器由用于細胞培養(yǎng)的有機材料制成；內(nèi)容器和外容器呈圓柱狀，內(nèi)容器的底部由滲透支持膜構成且與外容器的底部不連接；所述外容器的底部設有一排液口 ； 上述基本結構單元的單個或多個組成仿真三維細胞培養(yǎng)器。作為一種優(yōu)選方案，所述滲透支持膜由用于細胞培養(yǎng)的有機材料制成，膜上有密集小孔用于培養(yǎng)液或其它成分通過；小孔直徑遠小于細胞直徑。作為一種優(yōu)選方案，所述內(nèi)容器從下往上依次為滲透支持膜、血管內(nèi)皮細胞、三維模擬腫瘤體、血管內(nèi)皮細胞和細胞培養(yǎng)液；所述三維模擬腫瘤體是腫瘤細胞與間質(zhì)細胞以及細胞外基質(zhì)混合形成半固態(tài)的混合體。新鮮的細胞培養(yǎng)液加于內(nèi)容器里面的三維混合體的上方腔室，培養(yǎng)液由重力作用通過血管內(nèi)皮細胞層滲入三維混和膠體內(nèi)部接觸腫瘤細胞及間質(zhì)細胞。各種細胞代謝廢物通過血管內(nèi)皮細胞層滲入下方外容器腔室。本發(fā)明所述仿真三維細胞培養(yǎng)器可用于抗腫瘤藥物的體外篩選或腫瘤細胞體外藥敏實驗中
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果
本發(fā)明考慮了腫瘤細胞的營養(yǎng)供應、代謝廢物排除、血管及血管內(nèi)皮細胞的因素，接近于體內(nèi)腫瘤的生長環(huán)境，使研究更接近臨床實際。


圖1為本發(fā)明仿真三維細胞培養(yǎng)器示意圖； 圖2為內(nèi)容器示意圖3為外容器示意圖。
具體實施例方式以下結合實施例來進一步解釋本發(fā)明，但實施例并不對本發(fā)明做任何形式的限定。內(nèi)容器、外容器由適合細胞培養(yǎng)的有機材料制成。本裝置可由單個內(nèi)容器、外容器構成或由一系列成縱橫組列的內(nèi)容器、外容器構成。滲透支持膜由適合細胞培養(yǎng)的有機材料制成，膜上有密集小孔以便培養(yǎng)液及各種有機和無機成分通過。小孔直徑遠小于細胞直徑，因此血管內(nèi)皮細胞不會掉落并且能在膜上形成血管內(nèi)皮細胞層。腫瘤細胞和各種間質(zhì)細胞可從腫瘤組織中分離得到或從市售細胞株購得。細胞外基質(zhì)可從小鼠肉瘤中提取或由市售購得。血管內(nèi)皮細胞接種于內(nèi)容器的滲透支持膜上形成血管內(nèi)皮細胞層(下層)；腫瘤細胞與間質(zhì)細胞以及細胞外基質(zhì)混合放置于滲透支持膜血管內(nèi)皮細胞層上方并形成半固態(tài) (凝膠狀)的混合體；于混合體的上方接種血管內(nèi)皮細胞形成血管內(nèi)皮細胞層(上層);將帶有血管內(nèi)皮細胞層、腫瘤細胞與間質(zhì)細胞以及細胞外基質(zhì)混合體(三維模擬腫瘤體)的內(nèi)容器置于外容器中，于三維模擬腫瘤體上方加入新鮮培養(yǎng)液或含有某種濃度藥物的新鮮培養(yǎng)液。根據(jù)培養(yǎng)時間的長短，決定加入培養(yǎng)液的量。短時間培養(yǎng)時，可一次性加入培養(yǎng)液，外容器也不需要設置排液口。長時間培養(yǎng)時，內(nèi)容器上方可設置自動加液裝置，外容器也可設置排液口及自動排液裝置。
權利要求
1.一種仿真三維細胞培養(yǎng)器，其特征在于由兩側緊密嵌套的內(nèi)容器和外容器組成基本結構單元，所述內(nèi)容器和外容器由用于細胞培養(yǎng)的有機材料制成；內(nèi)容器和外容器呈圓柱狀，內(nèi)容器的底部由滲透支持膜構成且與外容器的底部不連接；所述外容器的底部設有一排液口 ；上述基本結構單元的單個或多個組成仿真三維細胞培養(yǎng)器。
2.根據(jù)權利要求1所述的仿真三維細胞培養(yǎng)器，其特征在于所述滲透支持膜由用于細胞培養(yǎng)的有機材料制成，膜上有密集小孔用于培養(yǎng)液或其它成分通過；小孔直徑遠小于細胞直徑。
3.根據(jù)權利要求1所述的仿真三維細胞培養(yǎng)器，其特征在于所述內(nèi)容器從下往上依次為滲透支持膜、血管內(nèi)皮細胞、三維模擬腫瘤體、血管內(nèi)皮細胞和細胞培養(yǎng)液；所述三維模擬腫瘤體是腫瘤細胞與間質(zhì)細胞以及細胞外基質(zhì)混合形成半固態(tài)的混合體。
4.一種細胞培養(yǎng)方法，其特征在于使用權利要求廣3中任意一條權利要求所述的仿真三維細胞培養(yǎng)器進行培養(yǎng)。
5.權利要求廣3中任意一條權利要求所述仿真三維細胞培養(yǎng)器在抗腫瘤藥物的體外篩選或腫瘤細胞體外藥敏實驗中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種仿真三維細胞培養(yǎng)器及培養(yǎng)方法。本發(fā)明高度模擬體內(nèi)腫瘤生理環(huán)境，可用來檢測篩選新型抗腫瘤藥物的效果或檢測腫瘤細胞對不同抗腫瘤藥物敏感性，考慮了腫瘤細胞的營養(yǎng)供應、代謝廢物排除、血管及血管內(nèi)皮細胞的因素，接近于體內(nèi)腫瘤的生長環(huán)境。本發(fā)明進一步把體外腫瘤細胞生理環(huán)境大幅度地接近體內(nèi)環(huán)境，這種新的技術將使檢測篩選新型抗腫瘤藥物和腫瘤細胞藥敏試驗提升到一個新的高度。
文檔編號C12Q1/02GK102399693SQ201110327578
公開日2012年4月4日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權日2011年10月25日
發(fā)明者張焜, 杜志云, 艾倫.康尼, 蘇博云, 鄭希 申請人:廣東工業(yè)大學