[實用新型]一種模塊化三維灌注細胞培養系統

有效

• 申請號: 201921866429.3
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN211035948U
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 呂毅;向俊西;劉鵬;史愛華;董鼎輝
• 申請（專利權）人: 西安交通大學醫學院第一附屬醫院
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/12
• 代理公司: 西安匠成知識產權代理事務所(普通合伙) 61255
• 代理人: 趙亞飛

本實用新型涉及一種模塊化三維灌注細胞培養系統。該系統包括換液模塊、生物反應器模塊、氧合模塊和動力模塊，生物反應器模塊包括生物反應器，生物反應器內設置有接口，接口與再細胞化支架連接，換液模塊通過三通接頭分別與生物反應器和動力模塊連通，氧合模塊包括殼體，殼體內包括依次連通的氣泡過濾器、膜式氧合器和空氣過濾器，接口與氣泡過濾器連通，膜式氧合器和空氣過濾器分別與動力模塊連通。本實用新型易于制作，結構合理、易消毒、污染少、制作成本低、穩定性高、易于擴展并且操作簡單，值得推廣使用。

技術領域

本實用新型涉及生物技術領域，尤其是一種模塊化三維灌注細胞培養系統。

背景技術

目前的生物基礎理論大多通過基于培養瓶或培養板的二維靜態培養細胞試驗得到。典型的二維靜態培養將從人體或動物組織來源單一或混合細胞種在塑料或者玻璃平板上，浸泡在營養豐富的培養基中，通過定期更換培養基移除細胞代謝產物、提供新的營養成分。二維靜態細胞培養技術經過多年的發展已經十分成熟，成為生物學最重要的實驗方法之一。但是組織器官中的細胞是三維結構的，而且由血液循環系統不斷灌注。而在平板培養中，組織的立體結構、細胞與細胞之間的連接以及細胞與細胞外基質的連接徹底失去，許多細胞實驗結果很難在動物體內重現，而即使費時費力在動物體內證實，由于種屬差異，相關結果在人體內也時常出現偏差。

三維灌注培養在三維靜態培養的基礎上引入灌注攜氧培養基的方法模擬血液循環系統，能夠及時的移除代謝產物、提供新鮮營養物質，維持培養體系(例如PH、氧氣、葡萄糖以及生長因子的)的穩態。三維灌注培養保留了與體內類似的細胞與細胞及外基質的相互連接，更能反映體內的生理狀態，相關實驗結果能夠與體內實驗結果一致，同時又能體現細胞培養的直觀性及條件可控性，將傳統二維細胞培養與動物實驗模型相結合，為進一步研究體內細胞正常特征提供了良好的實驗平臺，可以用于研究組織的病理和生理過程，測試藥物毒性和有效性、評估生物材料安全性等等。灌注培養還能夠提供可控的支架強度、機械性能、剪切力、模擬流體動力學效應，能夠增強細胞功能，有效增加組織擴散能力。此外，攜氧培養基能夠消除培養組織大小限制，擴大細胞培養規模，能夠為再生醫學的臨床應用提供大量的種子細胞，同時減少人力、物力和試劑的消耗。

目前三維灌注培養系統無成熟商品，多由實驗室自行設計，未進行系統整合。大多將蠕動泵、氧合器、培養瓶、輸送管道簡單組裝而成。許多研究則根據實驗需求對生物反應器進行了設計以適用于不同組織工程支架，如水凝膠、微流體、骨支架、聚合物支架的培養，或者設計一些可以提供生物力學信息的生物反應器，少部分研究對培養系統的氧合部分進行了設計。這些三維灌注培養系統結構復雜、影響因素多、難消毒、易污染，制作工藝復雜難以推廣，極大地限制了三維灌注培養的應用。

實用新型內容

本實用新型針對目前的三維灌注培養系統的缺點，采用集成化、模塊化設計，將系統分為生物反應器模塊、氧合模塊、動力模塊、換液模塊。各模塊可以獨立包裝，并使用環氧乙烷滅菌，進行細胞培養時將各模塊簡單連接即可，減少操作步驟及可能的污染環節，各模塊的殼體均通過3D打印制作而成，因此本實用新型易于制作，結構合理、易消毒、污染少、制作成本低、穩定性高、易于擴展并且操作簡單，值得推廣使用。

本實用新型的技術解決方案如下：本實用新型為一種模塊化三維灌注細胞培養系統，其特殊之處在于：所述培養系統包括換液模塊、生物反應器模塊、氧合模塊和動力模塊，生物反應器模塊包括生物反應器，生物反應器內設置有接口，接口與再細胞化支架連接，換液模塊通過三通接頭分別與生物反應器和動力模塊連通，氧合模塊包括殼體，殼體內包括依次連通的氣泡過濾器、膜式氧合器和空氣過濾器，接口與氣泡過濾器連通，膜式氧合器和空氣過濾器分別與動力模塊連通。

優選的，換液模塊由長方體殼體構成，長方體殼體內部呈倒錐形，底部正中裝有深紫外LED燈，換液模塊通過硅膠軟管與生物反應器連通，硅膠軟管一端通過硅膠軟管接頭插入換液模塊中，另一端接三通接頭，三通接頭的另外兩端分別通過硅膠軟管與生物反應器和動力模塊連通。