[實用新型]細胞體外培養(yǎng)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520249093.1
• 申請日: 2015-04-22
• 公開（公告）號: CN204661733U
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄔培慧;廖威明;傅明
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/34
• 代理公司: 北京市盈科律師事務(wù)所 11344
• 代理人: 馬麗麗

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及細胞體外培養(yǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種細胞體外培養(yǎng)裝置。

背景技術(shù)

細胞或組織的增殖、分化及生理功能的實現(xiàn)，與其所處的環(huán)境密切相關(guān)，這些環(huán)境因素可以是營養(yǎng)物質(zhì)、壓力、溫度、pH等中的一種或多種。人體內(nèi)有很多組織和細胞生存于動態(tài)載荷環(huán)境下，如軟骨細胞和肺細胞等，這些組織和細胞只有在適當(dāng)壓力條件下培養(yǎng)，才能正常增殖、分化，產(chǎn)生與體內(nèi)相同的生理功能?，F(xiàn)有體外研究表明：未在適當(dāng)壓力條件下體外培養(yǎng)的關(guān)節(jié)軟骨細胞，細胞排列不規(guī)則，基質(zhì)產(chǎn)生少，且膠原纖維較細；同時動物研究發(fā)現(xiàn)，關(guān)節(jié)制動會使關(guān)節(jié)軟骨發(fā)生變性，特別對蛋白多糖的合成有影響。相反，一定的機械應(yīng)力刺激是維持軟骨細胞正常新陳代謝機能所必需的生長環(huán)境。

加壓培養(yǎng)技術(shù)是細胞培養(yǎng)的方法之一，通過不同手段對培養(yǎng)的組織或細胞施加一定的壓力載荷，以模擬其承受生理載荷的環(huán)境。常見的加壓培養(yǎng)技術(shù)有液壓培養(yǎng)技術(shù)、離心管培養(yǎng)技術(shù)和直接接觸壓縮培養(yǎng)技術(shù)等。液壓培養(yǎng)技術(shù)是將軟骨細胞或軟骨塊置于培養(yǎng)皿中，其中加滿完全培養(yǎng)液，去除培養(yǎng)皿上蓋換成壓力膜，排出皿內(nèi)空氣后用粘膠使壓力膜與皿貼緊，確保皿內(nèi)無殘留氣泡，然后將培養(yǎng)皿置于壓力室中，壓力室內(nèi)充滿蒸餾水，壓力和頻率由計算機控制下的壓力閥來調(diào)控。離心管培養(yǎng)技術(shù)則是將細胞及培養(yǎng)基置于離心管內(nèi)，通過離心力產(chǎn)生加壓，通過調(diào)控離心速度的快慢，來調(diào)節(jié)細胞承受重力大小，加壓強度不能靈活調(diào)整，離心過程中細胞的培養(yǎng)條件可能不穩(wěn)定。直接接觸壓縮培養(yǎng)技術(shù)中較有代表性的是flexcell公司的細胞力學(xué)培養(yǎng)產(chǎn)品，該系統(tǒng)基本原理(正氣壓交換模式)：利用橡膠密封墊在細胞培養(yǎng)板基底膜與基座之間形成封閉腔，把此密封腔的進、出氣管插入二氧化碳培養(yǎng)箱里，把此密封腔放入二氧化碳培養(yǎng)箱，利用封閉腔正氣壓擠壓培養(yǎng)孔里的活塞，進而使活塞和固定臺之間的三維培養(yǎng)物間接受到壓力發(fā)生形變，通過計算機控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)氣體的壓力來改變基底膜的形變量。目前幾種加壓培養(yǎng)方法中，利用液壓或氣壓加載方式，組織處于相對密閉的培養(yǎng)環(huán)境中，難以實現(xiàn)對細胞組織培養(yǎng)液的動態(tài)更新，需在實驗載荷間隙更換培養(yǎng)液。

軟骨是人或脊椎動物體內(nèi)的一種結(jié)締組織。骨關(guān)節(jié)炎可引起關(guān)節(jié)軟骨的破壞，其他原因也可導(dǎo)致軟骨缺損，軟骨破壞或缺損后，其自身很難再生修復(fù)，常用異體軟骨移植、假體替代和自身軟骨細胞移植等進行治療，但這些治療方法的效果不甚理想?？茖W(xué)家們正在研究通過組織工程學(xué)對破壞或缺損的軟骨進行再生修復(fù)。組織工程學(xué)是指利用生物活性物質(zhì)，通過體外培養(yǎng)或構(gòu)建的方法，再造或者修復(fù)器官及組織的技術(shù)。組織工程化軟骨現(xiàn)已逐漸被認為是一種有希望治療全層軟骨缺損的手段。軟骨的組織工程是將關(guān)節(jié)軟骨酶解后，游離出原代軟骨細胞，或直接利用可向軟骨細胞分化的干細胞，種植于可降解吸收的聚合物上，如聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)等或天然載體如膠原纖維，經(jīng)離體三維培養(yǎng)一段時間后再移植到動物體內(nèi)，繼續(xù)生成新的軟骨。三維培養(yǎng)環(huán)境有利于軟骨細胞的增殖、分化、表型穩(wěn)定和基質(zhì)蛋白合成。

人體內(nèi)部分組織或細胞在不同部位需要不同的營養(yǎng)物質(zhì)，這些營養(yǎng)物質(zhì)對于細胞的增殖、分化、表型穩(wěn)定和基質(zhì)蛋白合成等也是非常重要的。以最具有代表性的軟骨組織為例來進行說明。軟骨是人或脊椎動物體內(nèi)的一種結(jié)締組織。關(guān)節(jié)軟骨組織呈分層結(jié)構(gòu)，靠近關(guān)節(jié)腔的部分為關(guān)節(jié)軟骨表層，靠近軟骨下骨的部分為關(guān)節(jié)軟骨深層，又稱為關(guān)節(jié)軟骨鈣化層。關(guān)節(jié)軟骨無血管、無淋巴管、無神經(jīng)，其營養(yǎng)來源有：①軟骨下骨組織的血管穿入鈣化層，供應(yīng)該層的營養(yǎng)；②軟骨周圍的滑膜血管與滑液進行營養(yǎng)交換；③滑膜分泌的滑液藉滲透作用進入軟骨，為關(guān)節(jié)軟骨表層提供營養(yǎng)。因此，關(guān)節(jié)軟骨表層與關(guān)節(jié)軟骨深層分別由不同營養(yǎng)來源的不同營養(yǎng)物質(zhì)提供營養(yǎng)。培養(yǎng)基在軟骨細胞三維培養(yǎng)中對細胞分化起著關(guān)鍵性作用。但現(xiàn)有研究尚未對培養(yǎng)基的研究給予足夠的重視?，F(xiàn)有的軟骨組織或細胞培養(yǎng)中，未對軟骨組織進行結(jié)構(gòu)區(qū)分，僅使用一種培養(yǎng)基提供營養(yǎng)。目前尚未有使用兩種培養(yǎng)基對軟骨組織進行培養(yǎng)的報道，更未有可以同時使用兩種培養(yǎng)基對軟骨細胞進行三維立體體外培養(yǎng)的裝置。

當(dāng)在細胞外培養(yǎng)基質(zhì)中對軟骨細胞等細胞或組織進行三維立體體外培養(yǎng)時，模擬其所處的力學(xué)和/或營養(yǎng)環(huán)境即顯得尤為重要。建立一套能夠模擬體內(nèi)生理環(huán)境的體外培養(yǎng)裝置及方法，是進行軟骨細胞等細胞或組織相關(guān)基礎(chǔ)研究的重要手段。

實用新型內(nèi)容

有鑒于此，有必要針對現(xiàn)有細胞培養(yǎng)中不能實現(xiàn)兩種不同培養(yǎng)液的分層動態(tài)灌注培養(yǎng)的問題，提供一種細胞體外培養(yǎng)裝置。

為了實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

細胞體外培養(yǎng)裝置，包括生物反應(yīng)器和雙培養(yǎng)液灌溉系統(tǒng)；