本發(fā)明涉及細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種體外肝細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)裝置。

背景技術(shù)：

在研究肝細(xì)胞在體外的生理功能方面，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者采用了多種方法，比如三明治培養(yǎng)、球形聚集培養(yǎng)、微流控芯片培養(yǎng)以及3d打印培養(yǎng)等，用于模擬體內(nèi)肝細(xì)胞生長(zhǎng)壞境，從而使體外培養(yǎng)的肝細(xì)胞具有更接近體內(nèi)生長(zhǎng)時(shí)的生理功能。雖然三維培養(yǎng)和共培養(yǎng)研究明顯優(yōu)于普通平板培養(yǎng)和單培養(yǎng)，但是上述培養(yǎng)過(guò)程中基本忽略體內(nèi)肝細(xì)胞異質(zhì)性這一基本生理特點(diǎn)。肝臟最小結(jié)構(gòu)單位為肝小葉，每個(gè)肝小葉由眾多條索狀的肝板組成，每個(gè)肝板中靠近門靜脈分支區(qū)域的肝細(xì)胞稱為1區(qū)肝細(xì)胞，靠近中央靜脈的肝細(xì)胞稱為3區(qū)肝細(xì)胞，兩者之間稱為2區(qū)肝細(xì)胞。不同區(qū)域肝細(xì)胞在生理功能、代謝能力、對(duì)外來(lái)物質(zhì)的敏感性等方面具有不同的特點(diǎn)，這被稱為肝細(xì)胞異質(zhì)性。其中，1區(qū)肝細(xì)胞在糖原分解、糖異生、尿素合成、膽固醇合成、ⅱ相酶物質(zhì)代謝方面更加高效，3區(qū)肝細(xì)胞在葡萄糖攝取、糖原儲(chǔ)存、谷氨酰胺合成、酒精降解、ⅰ相酶物質(zhì)代謝方面更加高效。

基于上述現(xiàn)狀，如何在體外構(gòu)建模擬體內(nèi)肝細(xì)胞異質(zhì)性分布的肝細(xì)胞體外培養(yǎng)裝置，就成為亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，即為了在體外構(gòu)建模擬體內(nèi)肝細(xì)胞異質(zhì)性分布的的肝細(xì)胞體外培養(yǎng)裝置，本發(fā)明提供了一種體外肝細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)裝置，包括：誘導(dǎo)單元，其用于細(xì)胞異質(zhì)性誘導(dǎo)；培養(yǎng)單元，其用于細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)；檢測(cè)單元，其用于檢測(cè)細(xì)胞異質(zhì)性；存儲(chǔ)單元，其用于存儲(chǔ)細(xì)胞異質(zhì)性檢測(cè)數(shù)據(jù)；通信單元，其用于發(fā)送檢測(cè)單元檢測(cè)的細(xì)胞異質(zhì)性檢測(cè)數(shù)據(jù)；溫度控制單元，其用于控制誘導(dǎo)單元和/或培養(yǎng)單元的溫度；試劑供給單元，其用于向誘導(dǎo)單元供給誘導(dǎo)液，和/或向培養(yǎng)單元供給培養(yǎng)液。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術(shù)方案中，誘導(dǎo)單元包括用于形成濃度梯度的流體分流通道以及與流體分流通道相通的細(xì)胞誘導(dǎo)區(qū)域，流體分流通道上設(shè)有多個(gè)培養(yǎng)基入口。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術(shù)方案中，分流通道包括主通道以及與主通道連通的多個(gè)支通道。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術(shù)方案中，細(xì)胞誘導(dǎo)區(qū)域呈井字形，其兩個(gè)縱向通道頂端與流體分流通道的末端連通，以通入誘導(dǎo)液；縱向通道底端開設(shè)廢液出口；其兩個(gè)橫向通道的一側(cè)均開設(shè)有細(xì)胞液入口，其兩個(gè)橫向通道的另一側(cè)均開設(shè)有與培養(yǎng)單元聯(lián)通的出口。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術(shù)方案中，培養(yǎng)單元包括至少兩個(gè)細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)腔室，細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)腔室和細(xì)胞誘導(dǎo)區(qū)域聯(lián)通，且相連的兩個(gè)細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)腔室通過(guò)半透膜連接，培養(yǎng)腔室內(nèi)設(shè)有培養(yǎng)芯片。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術(shù)方案中，培養(yǎng)芯片包括細(xì)胞培養(yǎng)池和細(xì)胞培養(yǎng)皿，細(xì)胞培養(yǎng)池位于細(xì)胞培養(yǎng)皿的底部，細(xì)胞培養(yǎng)池上設(shè)有多個(gè)培養(yǎng)孔。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術(shù)方案中，檢測(cè)單元包括頂板、底板以及位于頂板和底板之間的通道板，通道內(nèi)設(shè)有網(wǎng)狀分離腔室，分離腔室用于富集細(xì)胞。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術(shù)方案中，通信單元為藍(lán)牙模塊、nfc模塊或wifi模塊。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術(shù)方案中，試劑供給單元包括：誘導(dǎo)液試劑瓶，其用于向誘導(dǎo)單元供給誘導(dǎo)液；培養(yǎng)液試劑瓶，其用于向培養(yǎng)單元供給培養(yǎng)液清洗液試劑瓶，其用于向誘導(dǎo)單元和培養(yǎng)單元供給清洗液。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術(shù)方案中，還包括控制單元，其用于控制誘導(dǎo)單元誘導(dǎo)細(xì)胞異質(zhì)性；其用于控制培養(yǎng)單元培養(yǎng)細(xì)胞異質(zhì)性；其用于控制檢測(cè)單元檢測(cè)細(xì)胞異質(zhì)性；其用于控制存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)細(xì)胞異質(zhì)性檢測(cè)數(shù)據(jù)；其用于控制通信單元發(fā)送細(xì)胞異質(zhì)性檢測(cè)數(shù)據(jù)；其用于控制溫度控制單元控制誘導(dǎo)單元和/或培養(yǎng)單元的溫度；其用于控制試劑供給單元向誘導(dǎo)單元供給誘導(dǎo)液，和/或向培養(yǎng)單元供給培養(yǎng)液，和/或向誘導(dǎo)單元和培養(yǎng)單元供給清洗液。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，本發(fā)明通過(guò)誘導(dǎo)單元的流體分流通道形成濃度梯度的誘導(dǎo)液后通入細(xì)胞誘導(dǎo)區(qū)域，模擬肝細(xì)胞異質(zhì)性分布形成的內(nèi)環(huán)境，其模擬的肝細(xì)胞異質(zhì)性更符合肝細(xì)胞的生理狀態(tài)。

進(jìn)一步地，異質(zhì)性細(xì)胞誘導(dǎo)完成后，還可以繼續(xù)進(jìn)行異質(zhì)性細(xì)胞的培養(yǎng)，本發(fā)明培養(yǎng)裝置包括至少兩個(gè)培養(yǎng)細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)腔室，可以同時(shí)培養(yǎng)多種異質(zhì)性細(xì)胞；相連的兩個(gè)細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)腔室通過(guò)半透膜連接，使得相鄰的兩個(gè)細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)腔室中細(xì)胞所釋放的細(xì)胞因子、抗體等小分子物質(zhì)可以通過(guò)半透膜進(jìn)入與其相鄰的細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)腔室中為其細(xì)胞培養(yǎng)所利用，且相鄰的兩個(gè)細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)腔室中所培養(yǎng)的異質(zhì)性細(xì)胞不會(huì)透過(guò)半透膜進(jìn)行混合，采用本培養(yǎng)單元可以有效降低目標(biāo)細(xì)胞的培養(yǎng)成本，并且裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

進(jìn)一步地，檢測(cè)單元把異質(zhì)性肝細(xì)胞的樣品制備、分離檢測(cè)等基本操作單位集成或基本集成于一塊芯片上，用以完成不同的過(guò)程，并對(duì)其產(chǎn)物進(jìn)行分術(shù)，價(jià)格便宜、操作靈活、便于攜帶等特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的體外肝細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)裝置的框體示意圖；

圖2是本發(fā)明的誘導(dǎo)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的培養(yǎng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1、誘導(dǎo)單元；11、流體分流通道；111、主通道；112、支通道；12、細(xì)胞誘導(dǎo)區(qū)域；2、培養(yǎng)單元；21、培養(yǎng)腔室；22、培養(yǎng)芯片；221、培養(yǎng)池；2211、培養(yǎng)孔；222、培養(yǎng)皿；3、檢測(cè)單元；31、頂板；32、底板；33、通道板；4、存儲(chǔ)單元；5、通信單元；6、溫度控制單元；7、試劑供給單元。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)原理，并非旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的描述中，術(shù)語(yǔ)“底”、“內(nèi)”等指示的方向或位置關(guān)系的術(shù)語(yǔ)是基于附圖所示的方向或位置關(guān)系，這僅僅是為了便于描述，而不是指示或暗示所述裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，還需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

參見圖1至圖4，圖1是本發(fā)明的體外肝細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)裝置的框體示意圖；圖2是本發(fā)明的誘導(dǎo)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的培養(yǎng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的體外肝細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)裝置包括：誘導(dǎo)單元1，其用于細(xì)胞異質(zhì)性誘導(dǎo)；培養(yǎng)單元2，其用于細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)；檢測(cè)單元3，其用于檢測(cè)細(xì)胞異質(zhì)性；存儲(chǔ)單元4，其用于存儲(chǔ)細(xì)胞異質(zhì)性檢測(cè)數(shù)據(jù)；通信單元5，其用于發(fā)送檢測(cè)單元3檢測(cè)的細(xì)胞異質(zhì)性檢測(cè)數(shù)據(jù)；溫度控制單元6，其用于控制誘導(dǎo)單元1和/或培養(yǎng)單元2的溫度；試劑供給單元7，其用于向誘導(dǎo)單元1供給誘導(dǎo)液，和/或向培養(yǎng)單元2供給培養(yǎng)液。

在一種較佳的實(shí)施方式中，如圖2所示，誘導(dǎo)單元1包括用于形成濃度梯度的流體分流通道11以及與流體分流通道11相通的細(xì)胞誘導(dǎo)區(qū)域12，流體分流通道11上設(shè)有多個(gè)培養(yǎng)基入口。

優(yōu)選地，分流通道包括主通道111以及與主通道111連通的多個(gè)支通道112，用于分流不同濃度梯度的誘導(dǎo)液，模擬肝細(xì)胞異質(zhì)性分布形成的內(nèi)環(huán)境，其模擬的肝細(xì)胞異質(zhì)性更符合肝細(xì)胞的生理狀態(tài)。

優(yōu)選地，細(xì)胞誘導(dǎo)區(qū)域12呈井字形，其兩個(gè)縱向通道頂端與流體分流通道11的末端連通，以通入誘導(dǎo)液；縱向通道底端開設(shè)廢液出口；其兩個(gè)橫向通道的一側(cè)均開設(shè)有細(xì)胞液入口，其兩個(gè)橫向通道的另一側(cè)均開設(shè)有與培養(yǎng)單元2聯(lián)通的出口。

在一種較佳的實(shí)施方式中，如圖3所示，培養(yǎng)單元2包括至少兩個(gè)細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)腔室21，細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)腔室21和細(xì)胞誘導(dǎo)區(qū)域12聯(lián)通，且相連的兩個(gè)細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)腔室21通過(guò)半透膜連接，培養(yǎng)腔室21內(nèi)設(shè)有培養(yǎng)芯片22。優(yōu)選地，培養(yǎng)單元2包括兩個(gè)細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)腔室21，和細(xì)胞誘導(dǎo)區(qū)域12的橫向通道一一對(duì)應(yīng)。更進(jìn)一步底，培養(yǎng)單元2還包括備用的細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)腔室21，當(dāng)一個(gè)培養(yǎng)腔室21被污染不能繼續(xù)使用時(shí)，能夠繼續(xù)培養(yǎng)肝細(xì)胞，采用備用腔室培養(yǎng)肝細(xì)胞，確保了肝細(xì)胞異質(zhì)性的培養(yǎng)能夠順利進(jìn)行。

優(yōu)選地，培養(yǎng)芯片22包括細(xì)胞培養(yǎng)池221和細(xì)胞培養(yǎng)皿222，細(xì)胞培養(yǎng)池221位于細(xì)胞培養(yǎng)皿222的底部，細(xì)胞培養(yǎng)池221上設(shè)有多個(gè)培養(yǎng)孔2211，每一個(gè)異質(zhì)性肝細(xì)胞在與其對(duì)應(yīng)的一個(gè)培養(yǎng)孔2211內(nèi)培養(yǎng)，單獨(dú)培養(yǎng)，避免了相互之間影響。

在一種較佳的實(shí)施方式中，如圖4所示，檢測(cè)單元3包括頂板31、底板32以及位于頂板31和底板32之間的通道板33，通道內(nèi)設(shè)有網(wǎng)狀分離腔室，分離腔室用于富集細(xì)胞。檢測(cè)單元3把異質(zhì)性肝細(xì)胞的樣品制備、分離檢測(cè)等基本操作單位集成或基本集成于一塊芯片上，用以完成不同的過(guò)程，并對(duì)其產(chǎn)物進(jìn)行分術(shù)，價(jià)格便宜、操作靈活、便于攜帶等特點(diǎn)。

在一種較佳的實(shí)施方式中，通信單元5為藍(lán)牙模塊、nfc模塊或wifi模塊，實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)裝置的無(wú)線通訊功能，通過(guò)通信單元5將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給電腦端、或者平板、手機(jī)等移動(dòng)端，便于隨時(shí)觀察數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，還包括云端服務(wù)器，通信單元5將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至云端服務(wù)器，便于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

在一種較佳的實(shí)施方式中，試劑供給單元7包括：誘導(dǎo)液試劑瓶，其用于向誘導(dǎo)單元1供給誘導(dǎo)液；培養(yǎng)液試劑瓶，其用于向培養(yǎng)單元2供給培養(yǎng)液；還包括清洗液試劑瓶，其用于向誘導(dǎo)單元1和培養(yǎng)單元2供給清洗液。

盡管圖中未示出，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)培養(yǎng)裝置的控制，還包括控制單元，其用于控制誘導(dǎo)單元1誘導(dǎo)細(xì)胞異質(zhì)性；其用于控制培養(yǎng)單元2培養(yǎng)細(xì)胞異質(zhì)性；其用于控制檢測(cè)單元3檢測(cè)細(xì)胞異質(zhì)性；其用于控制存儲(chǔ)單元4存儲(chǔ)細(xì)胞異質(zhì)性檢測(cè)數(shù)據(jù)；其用于控制通信單元5發(fā)送細(xì)胞異質(zhì)性檢測(cè)數(shù)據(jù)；其用于控制溫度控制單元6控制誘導(dǎo)單元1和/或培養(yǎng)單元2的溫度；其用于控制試劑供給單元7向誘導(dǎo)單元1供給誘導(dǎo)液，和/或向培養(yǎng)單元2供給培養(yǎng)液，和/或向誘導(dǎo)單元1和培養(yǎng)單元2供給清洗液。

在物理形式上，該控制機(jī)構(gòu)可以是任何類型的控制器，例如可編程控制器、組合邏輯控制器等。

在一種較佳的實(shí)施方式中，溫度控制單元6為溫度控制器。

本實(shí)施例中，其細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)方法具體如下：

(1)、通過(guò)溫度控制器控制誘導(dǎo)單元1和誘導(dǎo)液的溫度，將誘導(dǎo)單元1和誘導(dǎo)液的溫度控制在第一預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)，用誘導(dǎo)液對(duì)誘導(dǎo)單元1浸潤(rùn)，再將肝細(xì)胞懸液加入到細(xì)胞誘導(dǎo)區(qū)域12并等待肝細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)，其中，肝細(xì)胞來(lái)源于原代肝細(xì)胞。

(2)、進(jìn)一步地，待肝細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)之后，將向細(xì)胞誘導(dǎo)區(qū)域12加入肝細(xì)胞懸液的橫向通道的一側(cè)開設(shè)的細(xì)胞液入口關(guān)閉，從流體分流通道11持續(xù)勻速通入不同濃度或不同成分的誘導(dǎo)液，以便誘導(dǎo)形成異質(zhì)性分布的肝細(xì)胞。

(3)、進(jìn)一步地，待肝細(xì)胞形成異質(zhì)性之后，將橫向通道的另一側(cè)開設(shè)的與培養(yǎng)單元2聯(lián)通的出口打開，將異質(zhì)性肝細(xì)胞轉(zhuǎn)移至與其對(duì)應(yīng)的細(xì)胞培養(yǎng)腔室21內(nèi)，并在培養(yǎng)芯片22的培養(yǎng)孔2211上培養(yǎng)，在此過(guò)程中，通過(guò)培養(yǎng)液試劑瓶向培養(yǎng)單元2供給培養(yǎng)液，以供培養(yǎng)異質(zhì)性肝細(xì)胞，并通過(guò)溫度控制器控制培養(yǎng)單元2和培養(yǎng)液的溫度，將培養(yǎng)單元2和培養(yǎng)液液的溫度控制在第二預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)。

(4)在上述過(guò)程中，通過(guò)檢測(cè)單元3檢測(cè)細(xì)胞異質(zhì)性，并通過(guò)通信單元5將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至云端服務(wù)器或者移動(dòng)端，便于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和及時(shí)觀察數(shù)據(jù)。

(5)當(dāng)細(xì)胞異質(zhì)性培養(yǎng)結(jié)束，通過(guò)清洗液試劑瓶向誘導(dǎo)單元1和培養(yǎng)單元2供給清洗液，用于清洗誘導(dǎo)單元1和培養(yǎng)單元2。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明的技術(shù)方案，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍顯然不局限于這些具體實(shí)施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)相關(guān)技術(shù)特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術(shù)方案都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。