[發明專利]一種間充質干細胞培養生物反應器及其使用方法

在審

• 申請號: 202010137724.6
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111334431A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 韓榮成;杜如龍
• 申請（專利權）人: 漢郎（北京）科技有限公司
• 主分類號: C12M3/06
• 分類號: C12M3/06;C12M3/04;C12N5/0775
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 盛大文

本發明涉及細胞培養裝置，具體涉及一種間充質干細胞培養生物反應器及其使用方法。所述的間充質干細胞培養生物反應器包括殼體，在所述殼體內部設有培養基腔室和細胞懸液腔室；所述培養基腔室由若干個具有間隙的中空纖維的內部管道構成；所述細胞懸液腔室由所述中空纖維的間隙以及所述中空纖維與所述殼體的內壁的間隙構成，在所述細胞懸液腔室中設有若干微球體。與現有間充質干細胞培養方式相比，本發明通過利用一種間充質干細胞培養生物反應器模擬了體內細胞生長的環境，實現了大規模體外細胞三維立體培養。

技術領域

本發明涉及細胞培養裝置，具體涉及一種間充質干細胞培養生物反應器及其使用方法。

背景技術

細胞培養技術為研究動物細胞的結構、功能、分化以及生產許多重要的生物制品如蛋白質、細胞因子、疫苗、激素、抗體、干擾素和核酸等奠定了基礎。臨床間充質干細胞治療和間充質干細胞生物制品的制備均離不開大規模的細胞培養。

目前，常規的細胞培養方式主要有以下幾種類型：單層貼壁培養、中空纖維立體培養、微球體懸浮培養。單層貼壁培養為平面2D培養，通常在培養皿、培養板、培養方瓶、滾瓶中貼壁培養，具有培養密度低、批次差異大、人力和成本高、占用面積大等缺點。中空纖維培養和微球體懸浮培養更適合大規模三維立體培養。微球體培養是以微小的顆粒作為細胞貼附的載體，通過攪拌懸浮在培養液內，使細胞在載體表面繁殖成單層的一種細胞培養技術。傳統微球體懸浮培養具有較好的細胞貼壁效果，但是貼壁細胞面臨剪切力大，溶氧量低和放大效果差等問題。中空纖維細胞培養是指利用中空纖維超濾或微濾膜中心或外部，仿效血管進行細胞的培養。傳統中空纖維立體培養亦存在諸多缺陷，如在結構上，中空纖維縱向成束密集排列，導致無法提供良好的細胞生長環境，不利于細胞的三維培養；細胞分布不均勻，容易在某些部位聚集生長，不能有效地利用培養空間；細胞貼壁生長時容易堵塞中空纖維膜孔，影響營養物質和細胞代謝廢物的交換。上述常規的間充質干細胞培養方式存在的缺陷導致細胞產量低、活性差、細胞功能喪失、成本高、批次穩定性差等問題，從而顯著影響細胞獲取和生物制品的提取。

因此，如何改善上述傳統間充質干細胞培養方式存在的缺陷，成為實現高質量、規模化細胞培養的關鍵因素之一。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了克服現有間充質干細胞培養方式的不足，本發明提供了一種結構簡單和使用方便的三維立體細胞培養生物反應器，即一種間充質干細胞培養生物反應器及其使用方法。

(二)技術方案

本發明首先提供一種間充質干細胞培養生物反應器，包括殼體，在所述殼體內部設有培養基腔室和細胞懸液腔室；

所述培養基腔室由若干個具有間隙的中空纖維的內部管道構成，所述中空纖維間具有間隙；所述中空纖維的材質的膜孔徑為0.05μm～5μm；

所述細胞懸液腔室由所述中空纖維的間隙以及所述中空纖維與所述殼體的內壁的間隙構成，在所述細胞懸液腔室中設有若干微球體；

在所述殼體表面分別設有供培養基出入的開口I和供細胞懸液出入的開口II，所述培養基腔室與所述開口I連通設置，所述細胞懸液腔室與所述開口II連通設置。

本發明發現，通過上述設置，可以在中空纖維的外膜表面、微球體的表面和反應器殼體的內壁共同構成細胞的三維生長空間，并通過上述特定膜孔徑的中空纖維為細胞提供良好的營養交換渠道，有利于間充質干細胞的生長。

為了探究更有利于間充質干細胞生長的空間環境與營養交換速率，本發明對相關因素進行了研究與試驗，發現了如下較為關鍵的因素及其優選方案：

作為優選，所述中空纖維的材質的膜孔徑為0.22μm～1μm。