[發明專利]利用半導體制冷片對溫敏凝膠冷熱調節的細胞片制備裝置

有效

• 申請號: 201110286443.8
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN102329727A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 呂永鋼;鄒楊;楊力
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 韓國勝;王瑩

技術領域

本發明涉及一種細胞片制備裝置，特別是利用半導體制冷片對溫敏凝膠冷熱調節的細胞片制備裝置。

背景技術

組織工程細胞片通過組織工程方法使培養細胞從培養表面分離形成含有細胞外基質的完整片狀結構，是組織工程中收獲種子細胞和對種子細胞進行轉移的一項新技術。組織工程細胞片含有離子通道、生長因子受體和連接蛋白等重要細胞表面蛋白，可避免因支架等載體的使用所帶來的副作用，在皮膚、角膜、牙周膜、眼球表面、心肌和肺漏氣等修復中得到廣泛應用。

早期，有學者將細胞均勻接種于玻璃培養皿中，待所有集落基本連接成片時，用機械方法將其從培養皿剝落獲得細胞片(趙雄飛，張仕君，胡嘉念，路淑珍，王旭，黎鰲，培養的人表皮細胞片同種移植于燒傷創面，解放軍醫學雜志，1989，14(2)：82-85)，機械方法有時會損傷細胞，操作要求特別小心。近年來主要通過溫敏培養皿、膠原凝膠、磁力組織工程、表面粗糙的顆粒單分子層和聚合電解質等方法制備組織工程細胞片(李海甲，王萬鵬，史宏燦，組織工程細胞片構建方法，中國修復重建外科雜志，2011，25(6)：741-744)，其中溫敏培養皿法通過降溫來獲得細胞片，方法簡便可靠，得到了廣泛的應用。利用溫敏培養皿構建組織工程細胞片一般是將溫敏性水凝膠共價嫁接至普通聚苯乙烯組織培養皿表面，利用其能感受外界環境溫度的變化而發生溶膠-凝膠轉變或者可逆體積轉變的特性制備細胞片。可用于制備溫敏性水凝膠的材料包括聚N-異丙基丙烯酰胺(poly-N-isopropylacrylamide，PNIPAAm)、甲基乙烯基醚(MVE)、丙烯酸-2-N-嗎啉基乙酯(MPEMA)、N，N’-二甲胺基乙酯(DMAEMA)、甲基丙烯酸(MAAC)、泊洛沙姆(Poloxamer)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酰胺(PAAm)等合成高聚物，以及纖維素及其衍生物、殼聚糖及其衍生物等天然聚合物，其中聚N-異丙基丙烯酰胺溫敏性水凝膠尤為引人關注。聚N-異丙基丙烯酰胺分子內具有一定比例的疏水性的異丙基(-CH(CH₃)₂-)和親水性的酰胺基(-NHCO-)，而且親水/疏水平衡受溫度影響，在37℃時相對疏水，利于細胞粘附、伸展和增殖，當溫度下降至聚合物的低臨界溶液溫度(Low?critical?solution?temperature，LTCST，32℃)時，聚合物表面變得親水、膨脹，與培養細胞之間形成一水化層，使細胞自然與培養皿分離。利用溫敏培養皿構建組織工程細胞片無需酶處理，保持了一些重要細胞表面蛋白質的完整，條件溫和，收率高，而且能使從凝膠表面上解吸附下來的細胞保持較高的活性。然而，在細胞片制備過程中溫度改變的實現和控制仍是一個難題，目前大多通過降低室內環境來實現，所需時間較長，也不容易準確控制溫敏培養皿里溫敏性水凝膠的溫度，容易造成低溫對細胞的損傷。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種簡單快速的細胞片制備裝置，不僅可以快速實現溫敏性水凝膠的溫度改變，而且可以適時監控培養器皿溫度。

為解決上述技術問題，本發明的利用半導體制冷片對溫敏凝膠冷熱調節的細胞片制備裝置包括：一固定框，其上設有半導體制冷片，半導體制冷片上涂有導熱油與培養器皿緊密連接，半導體制冷片通過導線連通接有電源的控制器，培養器皿內壁底覆有一層溫敏凝膠，外壁底布置有溫度傳感器。所述培養器皿可為多種尺寸的培養皿、培養瓶或培養板(6孔、12孔、24孔、48孔、96孔等)等。

所述溫敏凝膠的低臨界溶液溫度低于37℃，可以選擇聚N-異丙基丙烯酰胺、甲基乙烯基醚、丙烯酸-2-N-嗎啉基乙酯、N，N’-二甲胺基乙酯、甲基丙烯酸、泊洛沙姆、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺等合成高聚物，以及纖維素及其衍生物、殼聚糖及其衍生物等天然聚合物，優選聚N-異丙基丙烯酰胺，可通過單體聚交聯、聚合物交聯或載體的接枝共聚等方法獲得，還可以制成膜、微球、塊、膠乳等形狀。可采用接枝共聚、相轉變聚合、低溫處理、引入無機納米粒子和利用成孔劑等方法來提高水凝膠的響應速率，也可通過形成互穿網絡結構和利用物理交聯等方法提高水凝膠的響應速率和力學性能等。也可通過相分離法、乳液模板法、致孔劑法、聚合物互穿網絡法等向水凝膠中引入多孔結構，以提高聚N-異丙基丙烯酰胺水凝膠的響應速率。在聚N-異丙基丙烯酰胺基礎上引入殼聚糖，保留PNIPAAm溫敏性的同時，改善其生物相容性。可將丙烯酸、丙烯酰胺等親水性單體引入凝膠骨架結構可以提高其低臨界溶液溫度。