微重力懸浮培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，尤其涉及一種微重力懸浮培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是肝炎、肝硬化的高發(fā)國(guó)家，臨床上由此引發(fā)的肝功能衰竭十分常見(jiàn)，原位肝移植是臨床治療爆發(fā)性肝功能衰竭的有效手段，但供體有限、費(fèi)用昂貴等因素，極大地限制了肝移植手術(shù)的推廣和普及。近年來(lái)，體外人工肝支持系統(tǒng)的出現(xiàn)為挽救肝功能衰竭患者的生命帶來(lái)了希望。
[0003]隨著體外人工肝支持系統(tǒng)的發(fā)展，以具有解毒、合成、分泌、轉(zhuǎn)化等全面代謝支持的肝細(xì)胞為核心的生物人工肝支持系統(tǒng)已經(jīng)逐漸發(fā)展成為非常有效的體外人工肝支持系統(tǒng)。生物反應(yīng)器是生物型或混合型生物人工肝的核心裝置。目前國(guó)內(nèi)外主流的生物反應(yīng)器包括多層平板式反應(yīng)器、中空纖維反應(yīng)器等。但這些反應(yīng)器都存在著物質(zhì)交換能力有限、管道易于堵塞、細(xì)胞不易收集等諸多技術(shù)缺陷。微重力懸浮式生物反應(yīng)器具有較好的物質(zhì)交換能力，管路不直接與細(xì)胞接觸，不易堵塞，大規(guī)模培養(yǎng)后細(xì)胞易于收集等特點(diǎn)。在傳統(tǒng)三維細(xì)胞培養(yǎng)條件下，由于重力作用，盡管細(xì)胞可在各種培養(yǎng)支架上黏附生長(zhǎng)，所建立的三維培養(yǎng)體系中細(xì)胞的分布不均勻，往往集中在支架靠下的一側(cè)，這樣會(huì)影響三維培養(yǎng)體系作為移植物應(yīng)用的實(shí)際效果，阻礙組織特異性分化，喪失其特征和分化，形成的聚集出現(xiàn)中央壞死。因此，體外高密度三維細(xì)胞培養(yǎng)具有較高的難度。微重力反應(yīng)器在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，重力向量持續(xù)隨機(jī)化而形成一定程度的三維空間自由，有利于細(xì)胞有選擇的、均勻地分布于支架的表面，是避免這一問(wèn)題的有效方法，可以保持所培養(yǎng)細(xì)胞的組織分化特異性。
[0004]生物微膠囊技術(shù)是采用多種無(wú)毒的高分子材料包裹細(xì)胞形成直徑數(shù)十微米至數(shù)百微米微囊的技術(shù)。細(xì)胞生存所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、氧氣、代謝產(chǎn)物及其分泌的生物活性物質(zhì)能通過(guò)半透膜出入，而宿主免疫細(xì)胞、免疫球蛋白、補(bǔ)體等則不能通過(guò)半透膜，故囊內(nèi)肝細(xì)胞可不受宿主的免疫排斥而長(zhǎng)期存活，發(fā)揮其生物學(xué)功能，達(dá)到治療目的。由于微膠囊是球形膜，較現(xiàn)有的平板膜、中空纖維膜反應(yīng)器提供了更大的表面積，具備了更高效的物質(zhì)交換能力；微膠囊膜的存在能夠有效保護(hù)細(xì)胞，免受培養(yǎng)過(guò)程及人工肝反應(yīng)器工作過(guò)程中流體高剪切對(duì)細(xì)胞造成的傷害，因此可以通過(guò)強(qiáng)化傳質(zhì)來(lái)提高培養(yǎng)環(huán)境的物質(zhì)傳遞性能，提高氧傳質(zhì)能力，從而有利于獲得較高的細(xì)胞密度。微膠囊是一個(gè)相對(duì)封閉的體系，通過(guò)改變體系內(nèi)部物理、化學(xué)環(huán)境可以構(gòu)建滿足細(xì)胞存活、生長(zhǎng)和功能表達(dá)的細(xì)胞微反應(yīng)器，更有利于細(xì)胞生長(zhǎng)與功能發(fā)揮，培養(yǎng)過(guò)程中還可以將一些必須添加的、價(jià)格昂貴的、分子量較大的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包封在微囊內(nèi)，從而提高該營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)局部的濃度，減少使用量，降低培養(yǎng)成本。
[0005]但是，這種生物微膠囊技術(shù)也有顯著的缺點(diǎn)，由于半透膜的存在以及細(xì)胞間的相互聚集，導(dǎo)致微囊內(nèi)外物質(zhì)能量交換受限，對(duì)于貼壁依賴性的細(xì)胞，如失去對(duì)微囊壁的貼附，將促發(fā)細(xì)胞發(fā)生凋亡，因此如何進(jìn)一步提高反應(yīng)器物質(zhì)交換效率是關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種增加物質(zhì)交換效率的微重力懸浮培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞的系統(tǒng)。
[0007]為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0008]—種微重力懸浮培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞的系統(tǒng)，其包括為動(dòng)物細(xì)胞提供生長(zhǎng)場(chǎng)所的培養(yǎng)罐、為所述培養(yǎng)罐提供氧氣的供氧器、儲(chǔ)存培養(yǎng)基的灌流液瓶、用于驅(qū)動(dòng)所述培養(yǎng)基在該系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的蠕動(dòng)栗，以及將所述培養(yǎng)罐、供氧器、灌流液瓶和蠕動(dòng)栗導(dǎo)通連接的循環(huán)管路，其中，所述培養(yǎng)罐設(shè)置有兩個(gè)相對(duì)的用于灌注培養(yǎng)基的端口 ；該培養(yǎng)罐罐體內(nèi)部靠近所述端口處設(shè)有篩網(wǎng)。
[0009]具體地，所述篩網(wǎng)的孔徑為50?500微米。優(yōu)選地，所述篩網(wǎng)由混合纖維素酯濾膜制成，所述濾膜的膜厚為0.22微米。
[0010]為方便取樣檢測(cè)，所述培養(yǎng)罐開(kāi)設(shè)有取樣口，該取樣口的口徑為4?8毫米。
[0011]為大規(guī)模培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞，優(yōu)選地，所述培養(yǎng)罐為微囊化細(xì)胞旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)罐。
[0012]進(jìn)一步地，所述供氧器為膜式氧合器。
[0013]更進(jìn)一步地，所述循環(huán)管路包括閥門(mén)組件和多條通過(guò)該閥門(mén)組件導(dǎo)通所述培養(yǎng)罐、供氧器、灌流液瓶和蠕動(dòng)栗分管路。
[0014]具體地，所述閥門(mén)組件包括第一閥門(mén)、第二閥門(mén)、第三閥門(mén)和第四閥門(mén)，其中，第一閥門(mén)和第三閥門(mén)相互導(dǎo)通并且在兩者中間設(shè)置第一接口，第二閥門(mén)和第四閥門(mén)相互導(dǎo)通并且在兩者中間設(shè)置第二接口。
[0015]所述分管路包括:與所述第一閥門(mén)連接的第一分管路，與所述第二閥門(mén)連接的第二分管路，與所述第三閥門(mén)連接的第三分管路，與所述第四閥門(mén)連接的第四分管路，其中，所述第一分管路和第四分管路的另一端相互連接形成第三接口，第二分管路和第三分管路的另一端相互連接形成第四接口 ；還包括第五分管路，其兩端分別與所述第一接口和第二接口連接，并且該第五分管路將所述灌流液瓶、蠕動(dòng)栗和供氧器串接起來(lái)；還包括連接所述第三接口和培養(yǎng)罐的第六分管路，以及連接所述第四接口和培養(yǎng)罐的第七分管路。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢(shì):
[0017](I)本發(fā)明的微重力懸浮培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞的系統(tǒng)，所使用的培養(yǎng)罐設(shè)有兩個(gè)相對(duì)的端口，系統(tǒng)中的培養(yǎng)基可以周期性地從這兩個(gè)端口灌入或流出培養(yǎng)罐，可以防止培養(yǎng)罐內(nèi)的細(xì)胞代謝產(chǎn)物在一處堆積，以及避免發(fā)生灌注入口細(xì)胞供氧良好而罐體出口細(xì)胞缺氧和缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的情況，有效消滅培養(yǎng)死腔形成；
[0018](2)本發(fā)明的微重力懸浮培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞的系統(tǒng)，其培養(yǎng)罐內(nèi)設(shè)有篩網(wǎng)，可以將微膠囊、細(xì)胞的代謝大分子保留在罐體內(nèi)，便于維持培養(yǎng)罐內(nèi)的培養(yǎng)環(huán)境的穩(wěn)定性；
[0019](3)本發(fā)明的微重力懸浮培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞的系統(tǒng)，其培養(yǎng)罐內(nèi)設(shè)有取樣口，便于操作人員從取樣口提取少量培養(yǎng)液進(jìn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)的檢測(cè)，可以實(shí)時(shí)了解培養(yǎng)罐內(nèi)的微環(huán)境，并且可以根據(jù)檢測(cè)所得的數(shù)據(jù)對(duì)培養(yǎng)條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明微重力懸浮培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，示出當(dāng)?shù)谝婚y門(mén)和第二閥門(mén)打開(kāi)，第三閥門(mén)和第四閥門(mén)關(guān)閉時(shí)該系統(tǒng)內(nèi)培養(yǎng)基的流動(dòng)方向。
[0021]圖2為本發(fā)明微重力懸浮培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，示出當(dāng)?shù)谝婚y門(mén)和第二閥門(mén)關(guān)閉，第三閥門(mén)和第四閥門(mén)打開(kāi)時(shí)該系統(tǒng)內(nèi)培養(yǎng)基的流動(dòng)方向。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0023]參考圖1，本發(fā)明的微重力懸浮培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞的系統(tǒng)包括培養(yǎng)罐1、灌流液瓶2、蠕動(dòng)栗3、膜式氧合器4以及將上述各個(gè)部件有序?qū)ㄟB接的循環(huán)管路5。
[0024]進(jìn)一步地，所述培養(yǎng)罐I是動(dòng)物細(xì)胞的生長(zhǎng)場(chǎng)所，培養(yǎng)過(guò)程完成后可以從該培養(yǎng)罐I中收獲動(dòng)物細(xì)胞或者動(dòng)物細(xì)胞的目標(biāo)代謝物。所述培養(yǎng)罐I在罐體11的左側(cè)和右側(cè)分別設(shè)置了連通該罐體11內(nèi)部的第一端口 12和第二端口 13，所述第一端口 12和第二端口13都用于向所述罐體灌注培養(yǎng)基，由于該第一端口 12和第二端口 13的位置相對(duì)，依次經(jīng)過(guò)這兩個(gè)端口的培養(yǎng)基可以流通整個(gè)罐體11，讓罐體11內(nèi)的物質(zhì)交換更加充分。更進(jìn)一步地，所述罐體11靠近所述兩個(gè)端口處設(shè)置了篩網(wǎng)11，所述篩網(wǎng)11的孔徑優(yōu)選為50?500微米，更優(yōu)地，所述篩網(wǎng)由混合纖維素酯濾膜制成，所述濾膜的膜厚為0.22微米。所述篩網(wǎng)11的孔徑大小既可以駐留培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞的代謝物大分子，又可以使培養(yǎng)基較順利地通過(guò)。為便于取樣檢測(cè)，該罐體11的底部開(kāi)設(shè)有取樣口 15，所述取樣口 15的口徑為4?8暈米。
[0025]所述培養(yǎng)罐I適用于培養(yǎng)微囊化的動(dòng)物細(xì)胞，若在該培養(yǎng)罐I設(shè)置低速攪拌裝置(未圖示)而成為微囊化細(xì)胞旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)罐，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)物細(xì)胞的微重力懸浮培養(yǎng)。
[0026]繼續(xù)參考圖1，所述灌流液瓶2用于儲(chǔ)存新鮮的液體培養(yǎng)基，該灌流液瓶2具有分別連接用于導(dǎo)入和導(dǎo)出液體培養(yǎng)基的管道的孔道(未圖示)。所述蠕動(dòng)栗3為在該系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的液體培養(yǎng)基提供流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，可以利用對(duì)應(yīng)的控制裝置調(diào)節(jié)該蠕動(dòng)栗3的流速等影響液體培養(yǎng)基循環(huán)的參數(shù)。所述膜式氧合器4是供氧設(shè)備的一種，為所述培養(yǎng)罐I提供動(dòng)物細(xì)胞體外擴(kuò)增所需的氧氣，所述“氧氣”并不是純氧，而是5%的二氧化碳和50%的氧氣的混合氣。
[0027]所述循環(huán)管路5包括閥門(mén)組件51和多條通過(guò)該閥門(mén)組件51導(dǎo)通所述培養(yǎng)罐1、灌流液瓶2、蠕動(dòng)栗3和膜式氧合器4的分管路52。
[0028]具體地，所述閥門(mén)組件51包括第一閥門(mén)51a、第二閥門(mén)51b、第三閥門(mén)51c和第四閥