[發明專利]基于I型膠原凝膠顆粒制備與收集細胞微球的裝置

有效

• 申請號: 201110377082.8
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN102399680A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 李宏
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/36
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于生物醫學工程領域，涉及一種細胞微球體外擴增制備與自動收集的裝置。特別是涉及一種用于將細胞與I型膠原凝膠顆粒復合擴增培養制備成細胞微球，再將細胞微球包被I型膠原凝膠形成活性絲線的方法和裝置。適合于生物醫學工程領域體外大規模擴增細胞和制備具有細胞活性的細胞微球絲線，應用于組織工程復雜組織和器官的精確接種和再生醫學的細胞治療。

背景技術

在組織工程和再生醫學的臨床應用中，需要大量的種子細胞，并且需要將這些種子細胞接種到特定的生物材料上進行塑形，由于傳統的方法是將貼壁的細胞重新傳代接種擴增，大量的細胞外基質和細胞分泌的激素因為反復的清洗而流失；而且，大量的種子細胞是通過手工接種與生物材料進行復合，操作簡單繁瑣、容易污染、細胞接種不均勻，無法滿足組織工程細胞大規模擴增與高密度接種的需要。目前對種子細胞的擴增通常的方法仍是采用培養皿、培養瓶或者多層細胞培養裝置進行手工培養，微載體細胞大規模培養主要針對疫苗、基因工程等產品的細胞擴增，不是組織工程理想的選擇。種子細胞的搜集與接種仍是通過離心手工完成，無法滿足組織工程構建形態復雜的組織的需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種采用I型膠原凝膠顆粒為載體，將培養液流動形成動態托舉硫化層，懸浮培養擴增細胞微球的裝置，達到大量擴增組織工程種子細胞和進行自動收集的目的；對于細胞微球制備裝置，可以在細胞進行大規模擴增時，調節裝置的流量、I型膠原凝膠顆粒的密度和位置，使得細胞在最佳的參數下進行擴增培養。

本發明解決技術問題所采取的技術方案為：

基于I型膠原凝膠顆粒制備與收集細胞微球的裝置，包括細胞微球擴增培養室、培養液硫化床托舉層流動循環機構、細胞微球自動收集機構、控制單元和測量單元。

培養液硫化床托舉層流動循環機構能夠形成穩定的培養液流化床層流托舉層，保證細胞和I型膠原凝膠顆粒能夠穩定的懸浮在托舉層上游動，為細胞在I型膠原凝膠顆粒上的粘附創造條件，細胞微球擴增培養室位于培養液硫化床托舉層流動循環機構的上方，用于細胞微球的制備與細胞的擴增，當細胞微球制備與培養完成后，采用細胞微球自動收集機構收集細胞微球。

所述的細胞微球擴增培養室包括密封蓋、上固定端蓋板、細胞微球培養裝置、培養室緊固螺釘、材料入口、固定螺釘、錐形細胞微球培養室和培養液流出管。

密封蓋與上固定端蓋板上的材料入口連接，并通過固定螺釘與細胞微球培養裝置形成一個封閉的環境；錐形細胞微球培養室在細胞微球培養裝置的內層并低于細胞微球培養裝置30-50mm，錐形細胞微球培養室和細胞微球培養裝置在同一個回轉軸上，錐形細胞微球培養室與胞微球培養裝置的內壁存在10-20mm的環狀空隙，間隙的底部開有培養液流出管；細胞微球擴增培養室通過培養室緊固螺釘與培養液硫化床托舉層流動循環機構連接。

所述的培養液硫化床托舉層流動循環機構包括傳動軸密封固定架、培養液入口、傳動軸、層流發生板、培養液流出管、培養液出口、培養液流入管、緊固螺栓和電機固定板。

傳動軸密封固定架與傳動軸構成一個封閉的環境，傳動軸密封固定架的兩個凹槽分別對應傳動軸的兩層管口，當轉軸旋轉時，外界的培養液也能經過培養液入口進入轉動軸的培養液流入管，培養液在層流發生板下面的緩流容器中調整流動狀態，并經層流發生板流入錐形細胞微球培養室形成流化床的層流托舉層，多余的培養液從錐形細胞微球培養室的邊緣流出，經培養液流出管流入培養液出口而流出，形成一個封閉的培養液硫化床托舉層流動循環回路；傳動軸密封固定架由緊固螺栓固定在電機固定板上。

所述的細胞微球自動收集機構包括錐形細胞微球擴增培養室、傳動軸密封固定架、傳動軸、電機固定板、電機、電機箱、材料入口、電機固定板螺栓、電機緊固螺栓。

電機與傳動軸連接并由傳動軸密封固定架固定并保持轉動的穩定，轉動軸旋轉帶動錐形細胞微球擴增培養室，由于錐形細胞微球擴增培養室的側面傾斜角為8-12°，旋轉能夠形成動旋流的流動，將細胞微球聚集在培養液面的中心位置，通過材料入口插入吸管能夠將細胞微球取出，在細胞微球自動收集機構中，電機由電機緊固螺栓與電機固定板進行連接固定，電機固定板由電機固定板螺栓與電機箱固定，形成一個完整的機構。

所述的控制單元包括觸摸屏、可編程控制器、電機、調速器；通過觸摸屏可以對細胞微球擴增制備裝置和細胞微球成絲裝置進出參數設置和運行操作，觸摸屏的指令通過數據線傳給可編程控制器，可編程控制器根據預先編制的軟件完成對電機的控制，調速器能夠對電機進行調速。