专利名称：一种微环境可调的仿生细胞培养室的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及生物细胞体外培养装置，尤其是一种微环境可调的仿生细胞培养室。
背景技术：
近年来，在细胞的培养及其应用领域的研究非常活跃。人们利用细胞进行药物的 生理研究和药理研究、实现药物的高通量筛选、以及组织培养等。以往的细胞培养扩增支架 往往利用的是聚合物多孔材料或装配的三维支架，这类支架材料不同之处都是在材料和结 构的控制上。如专利CN1887362A是纤维无纺毡的三维培养支架，其所用原材料为蚕丝。也 有利用纤维或微型塑料结构体组成三维培养支架的，如专利W02009026200所述，这类支架 通常采用数控设备按一定形状挤出制备。在培养过程中，支架直接浸泡在培养液中，细胞在 长时间培养过程中，往往由于氧、营养物质的消耗需要定期更换培养液；而培养液的更换往 往对细胞成长的环境冲击很大，需要较长时间才能重建细胞理想的生长环境。同时，如果要 做一些细胞药物代谢、药物的细胞毒性等实验则不太方便。为了改变上述细胞培养支架的缺陷，人们开始将目光转向利用中空纤维膜来培养 细胞。如专利CN100432223所述是一种中空纤维微型培养器，其方法是将细胞培养在膜管 内部，膜外部为培养液，由于其以细胞代谢、药理毒理实验和探索细胞培养条件为主要目 的，所以并不能用于细胞扩增。当然，也有一些专利所述培养支架有着与本专利相同的多功 能目的，如专利CN100337698C所述的离体式生物人工肝的肝支持装置中的培养支架，则是 直接由中空纤维膜交叠成的一类细胞培养器支架，中空纤维膜交叠区域就是细胞生长的微 空间，细胞贴附在中空纤维膜表面生长。这种培养支架由于中空纤维占用较大的空间，也不 易于放大培养。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种微环境可调的仿生细胞培养室，能够使细胞依附生 长的空间可以根据需要进行调整放大，同时可以按照需要调节细胞培养液的微环境。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种微环境可调的仿生细胞培养室，其特别之处在于，包括一容器，在该容器内表 面上安装有至少2块密封板，该每块密封板周围均与容器内表面密封连接从而构成各自独 立的密闭空间，该每一个密闭空间均通过一个安装在容器外表面相应位置的出入管与外部 连通，在每2块密封板之间安装有至少2根平行的连接管，该所有连接管的两端分别与相应 的2个密闭空间连通，在连接管旁有丝状细胞依附材料穿过，该丝状细胞依附材料的两端 分别固定在不同的密封板上；其中连接管为管状的中空纤维膜或微管膜。其中容器为带有上盖的方形盒体，在该上盖四周的四个面上各自安装有一块密封 板从而形成四个独立的密闭空间以作为集液腔，在其中2块密封板之间安装有连接管，而 在另外2块密封板之间也安装有连接管。料为用聚乳酸、饱和聚酯、多糖、或蛋白生产的纤维材料。本实用新型以克服上述各类支架的不足为目标，采用传统的大容量的各类三维培 养支架材料作为细胞的依附生长材料，以可控数量的中空纤维膜或微管膜按一定方式排列 贯穿其中，模拟真实细胞的生长环境。这种培养支架的主要特点就是细胞依附生长的空间 可以根据需要进行调整放大，同时，可以按照需要调节细胞培养液的微环境，从而既保证了 细胞培养扩增的便利，也使得细胞代谢、药理毒理实验和探索细胞培养条件的研究更加容 易在原位进行，如通过中空纤维膜或微管膜注入药物或养分等的操作非常方便而不需要转 移细胞。
附图1为本实用新型的结构示意图；附图2为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图来对本实用新型作进一步详细的说明如图1所示，细胞培养室由上盖1、盒体3、密封板、连接管4(采用管状中空纤维膜 或微管膜)、集液腔2、和细胞依附材料5等构成。在培养室中，管状中空纤维膜或微管膜相 互交叠，其交叠间隙就是细胞生长的微空间，大的空间内有细胞附着材料。培养时，培养室 中充满培养液，管状中空纤维膜或微管膜中充入能够转运细胞代谢产物和供应细胞生长成 分的液体，并不断流动，通过膜的选择渗透或加压强制交换，实现对细胞生长环境的调控。 细胞依附材料5为用聚乳酸、饱和聚酯、多糖、或蛋白等及其复合物生产的纤维材料，视具 体培养细胞的不同可自行选择。如图1所示，不同方向的集液腔2共有四个出入管，即第一出入管A、第二出入管 B、第三出入管C、第四出入管D，可以将特定管状中空纤维膜或微管膜中的液体收集，集中 交换或回收。并可以将这些出入管直接接到分析或监控装置，随时监测细胞的生长情况。 通过各出入管的不同组合，配合细胞依附材料5可以实现对细胞生长的三维空间环境的调 节。为提高细胞生长所需的某种成分的交换效率，可以将出入管的出、入口串联，当然也可 以将出、入口并联，此时液体交换的路径只是上述情况的一半。如图1所示，如果将每层管状中空纤维膜或微管膜的集液腔2减少一个，即将纤维 膜或微管膜一端堵住，如图1中将第三出入管C和第四出入管D堵住，利用外部动力对其中 的一个方向的膜中液质加压，则第一出入管A、第二出入管B构成一进一出的另一种交换模 式。本实用新型细胞培养支架中的中空纤维膜或微管膜，不同层之间可以垂直相交，也可以 成一定角度，如图2所示第一组微管膜I和第二组微管膜II交叠成α角度，当然其集液腔 2结构会随之变化。总体来说，对于细胞扩增、药物开发研究所需要的特殊支架，可以根据需要改变不 同层的管状中空纤维膜或微管膜的夹角以及集液的方法来适应。
权利要求一种微环境可调的仿生细胞培养室，其特征在于包括一容器，在该容器内表面上安装有至少2块密封板，该每块密封板周围均与容器内表面密封连接从而构成各自独立的密闭空间，该每一个密闭空间均通过一个安装在容器外表面相应位置的出入管与外部连通，在每2块密封板之间安装有至少2根平行的连接管(4)，该所有连接管(4)的两端分别与相应的2个密闭空间连通，在连接管(4)旁有丝状细胞依附材料(5)穿过，该丝状细胞依附材料(5)的两端分别固定在不同的密封板上；其中连接管(4)为管状的中空纤维膜或微管膜。
2.如权利要求1所述的一种微环境可调的仿生细胞培养室，其特征在于其中容器为 带有上盖(1)的方形盒体(3)，在该上盖(1)四周的四个面上各自安装有一块密封板从而形 成四个独立的密闭空间以作为集液腔(2)，在其中2块密封板之间安装有连接管(4)，而在 另外2块密封板之间也安装有连接管(4)。
3.如权利要求1或2所述的一种微环境可调的仿生细胞培养室，其特征在于其中细 胞依附材料(5)为用聚乳酸、饱和聚酯、多糖、或蛋白生产的纤维材料。
专利摘要本实用新型涉及生物细胞体外培养装置，尤其是一种微环境可调的仿生细胞培养室，其特点是，包括一容器，在该容器内表面上安装有至少2块密封板，该每块密封板周围均与容器内表面密封连接从而构成各自独立的密闭空间，该每一个密闭空间均通过出入管与外部连通，在每2块密封板之间安装有至少2根平行的连接管(4)，该所有连接管(4)的两端分别与相应的2个密闭空间连通，在连接管(4)旁有丝状细胞依附材料(5)穿过，该丝状细胞依附材料(5)的两端分别固定在不同的密封板上；连接管(4)为管状的中空纤维膜或微管膜。本实用新型既保证了细胞培养扩增的便利，也使得细胞代谢、药理毒理实验和探索细胞培养条件的研究更加容易在原位进行。
文档编号C12M3/00GK201670839SQ20102021840
公开日2010年12月15日 申请日期2010年6月8日 优先权日2010年6月8日
发明者王美怡 申请人:北方民族大学