[發明專利]一種細胞在體外動態培養用灌流式反應器

在審

• 申請號: 202110287690.3
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113025491A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 華燕;史廷春
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/24
• 代理公司: 北京沃知思真知識產權代理有限公司 11942
• 代理人: 高小艷

本發明公開了一種細胞在體外動態培養用灌流式反應器，屬于細胞動態培養裝置技術領域，包括蠕動泵、灌流室和儲液瓶，所述蠕動泵、灌流室和儲液瓶通過導管連接，所述灌流室內設置有支架。本發明中，該細胞在體外動態培養用灌流式反應器組成結構簡單，易搭建，在細胞培養過程中，將水凝膠支架放置于灌流室中，培養液置于儲液瓶，打開蠕動泵，調節流速，將培養液進行循環流動培養細胞，通過有限元分析得到支架內部受到的剪切力，再通過調節流速，可以調節支架受到的剪切力大小，避免剪切力過大或者過小對軟骨細胞的增殖效果造成影響。

技術領域

本發明涉及細胞動態培養裝置技術領域，更具體地說，特別涉及一種細胞在體外動態培養用灌流式反應器。

背景技術

損傷后的關節軟骨很難自我修復或再生，而組織工程的發展為關節軟骨的修復提供了可能，關節軟骨組織損傷后自我修復能力極差的原因是其組織內無神經、血管，不同的培養方式會導致軟骨細胞不同的形態，其生物學的特性也差距很大。

目前細胞在體外的培養方式分為靜態培養和動態培養。靜態培養一般是由培養皿直接培養。動態培養分為三維水凝膠支架培養、各類的生物反應器和微載體培養。生物反應器中包括灌流式生物反應器，灌流式生物反應器一般是由灌流室、蠕動泵、儲液瓶和硅膠管構成形成一個閉合的環路。蠕動泵提供動力，儲液瓶存儲培養液，灌流室內放置支架，培養液通過蠕動泵提供的動力循環在整個環路內，流動的培養液對軟骨細胞產生了流體剪切力。存在的缺陷就是自制的灌流式反應器無法控制支架內部受到的剪切力大小，剪切力過大會導致水凝膠支架破裂，剪切力過小會導致灌流生物反應器軟骨細胞增殖效果達不到預期的效果。

為此，我們提出一種細胞在體外動態培養用灌流式反應器來解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的問題，而提出的一種細胞在體外動態培養用灌流式反應器。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種細胞在體外動態培養用灌流式反應器，包括蠕動泵、灌流室和儲液瓶，所述蠕動泵、灌流室和儲液瓶通過導管連接，所述灌流室內設置有支架。

其中，所述蠕動泵用于促使培養液在灌流式反應器內流動。

其中，所述灌裝室用于放置水凝膠支架。

其中，所述儲液瓶用于盛放培養液。

優選地，所述導管為透氣的硅膠管。

優選地，所述支架為水凝膠支架。

優選地，所述支架包括水凝膠支架但不局限于水凝膠支架。

一種動態培養用灌流式反應器提高細胞增殖效果的方法，包括以下步驟：

步驟一、計算出所述灌流式反應器內部的流速，所述流速理論計算公式如下：

Vm＝Q/n(D×h)

Vm表示流速、Q表示通過灌流室2的流量、n表示水凝膠材料的孔隙率、D表示灌流室通道的寬度、h表示支架的厚度；

步驟二、在所述有限元分析的軟件中輸入材料的楊氏模量；

步驟三、在所述有限元分析的軟件中輸入步驟一中計算出來的支架整體剪切力，所述整體剪切力的理論計算公式如下：

TW＝8υVm/d

TW表示流體剪切力、υ表示流體粘度、Vm表示流速、d表示支架材料孔徑；

步驟四、通過所述有限元分析軟件進行防真；

步驟五、模擬得出所述支架內部的剪切力；