專利名稱：一種培養(yǎng)物袋裝、袋外加載的培養(yǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及細(xì)胞工程和組織工程領(lǐng)域，特別是涉及一種培養(yǎng)物袋裝、 袋外加載的培養(yǎng)方法。
背景技術(shù)：
組織缺失或損傷會(huì)引起嚴(yán)重的健康問題，組織工程修復(fù)能克服當(dāng)前治 療方法的弊病，成為一種理想的生物修復(fù)的治療方法。目前人工組織構(gòu)建 的主要問題之一是力學(xué)性能低、生化性質(zhì)差，而在優(yōu)化人工組織方面，生 物反應(yīng)器起到了關(guān)鍵作用。
實(shí)際上，有很多物理因素都會(huì)影響軟骨組織的生長和發(fā)育，而力學(xué)因 素又在其中起了主要作用。因此，很多研究者研制出了多種有力學(xué)環(huán)境的 生物反應(yīng)器，嘗試培養(yǎng)功能化人工組織，這些反應(yīng)器的力學(xué)條件有流體 剪應(yīng)力、液體壓力、拉伸、直接壓縮、變形剪應(yīng)力或其中一種或幾種條件 的組合。其中流體剪應(yīng)力、液體壓力和直接壓縮的培養(yǎng)軟骨的條件正被廣 泛研究。對于組織工程，不同組織有不同的力學(xué)條件。不同種子細(xì)胞、新 型支架材料、生長因子等構(gòu)成培養(yǎng)物，分別在這幾種生物反應(yīng)器中進(jìn)行加 載培養(yǎng)，主要是促進(jìn)培養(yǎng)物形態(tài)、結(jié)構(gòu)的生長。盡管現(xiàn)有技術(shù)中各種生物 反應(yīng)器的使用優(yōu)化了培養(yǎng)物的生長，但培養(yǎng)物的生長、發(fā)育還是沒有達(dá)到臨床要求。如生物反應(yīng)器在組織的工程化培養(yǎng)中，雖然也應(yīng)用了各種力學(xué) 環(huán)境，但是所培養(yǎng)的人工軟骨組織發(fā)育不良，存在力學(xué)性能差、細(xì)胞退化、 死亡等問題。這些問題的解決一方面需要使用當(dāng)前的生物反應(yīng)器進(jìn)行更進(jìn) 一步的實(shí)驗(yàn)，以及其它相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，如細(xì)胞生物學(xué)研究、支架材料的 研制、活性因子的制造等；另一方面需要生物反應(yīng)器培養(yǎng)條件的優(yōu)化。力 學(xué)環(huán)境在生物反應(yīng)器的研制占有重要位置，力學(xué)因素影響生物體的整體， 包括器官、組織、細(xì)胞和分子水平等各層次的生物學(xué)過程。力學(xué)條件的優(yōu) 化十分重要，但加載過程中如何達(dá)到有利于大批量組織工程產(chǎn)品的生產(chǎn)， 具有無污染，易操作和可測量的特點(diǎn)，這還需深入研究。
研究者采用不同力學(xué)條件的加載裝置或生物反應(yīng)器，嘗試培養(yǎng)功能化 人工組織。這些加載裝置或反應(yīng)器有各種力學(xué)環(huán)境，通常施加力學(xué)環(huán)境是 在培養(yǎng)小室內(nèi)直接對培養(yǎng)物施加。但這種加載方式，由于加載頭直接與培 養(yǎng)物接觸，加載培養(yǎng)中加載的實(shí)施、加載頭的消毒等很不方便，增加了培 養(yǎng)物被污染的風(fēng)險(xiǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種將加載裝置與培養(yǎng)物隔離，從而有效防止 污染的培養(yǎng)物袋裝、袋外加載的培養(yǎng)方法。 為此，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種培養(yǎng)物袋裝、袋外加載的培養(yǎng)方法，培養(yǎng)物在細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行 培養(yǎng)，所述的培養(yǎng)物裝在封裝袋內(nèi)，通過灌流系統(tǒng)向封裝袋內(nèi)灌注培養(yǎng)液，在封裝袋外對培養(yǎng)物施加載荷。
所述的封裝袋是軟質(zhì)、透明袋，在封裝袋上設(shè)置有加藥口。 所述的培養(yǎng)物是細(xì)胞、組織或細(xì)胞與支架的復(fù)合體。 所述的灌流系統(tǒng)包括與所述的封裝袋的培養(yǎng)液入口連接的培養(yǎng)液儲(chǔ)存
瓶，以及一端與培養(yǎng)液儲(chǔ)存瓶連接、 一端與封裝袋的培養(yǎng)液出口連接的蠕動(dòng)泵。
所述的載荷為滾動(dòng)載荷、壓縮載荷、滑動(dòng)載荷或其中兩種或三種載荷 的組合載荷。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果
本發(fā)明的培養(yǎng)物袋裝、袋外加載的培養(yǎng)方法，由于在培養(yǎng)時(shí)將培養(yǎng)物 封裝在透明封裝袋內(nèi)，在封裝袋外對培養(yǎng)物施加不同的載荷條件進(jìn)行人工 組織構(gòu)建，因此具有低污染、易操作的特點(diǎn)。另外，由于裝有培養(yǎng)物的封 裝袋可以隨時(shí)取下，所以便于對培養(yǎng)物進(jìn)行觀察和力學(xué)性能測試。本發(fā)明 便于臨床上的應(yīng)用，還有利于大批量組織工程產(chǎn)品的生產(chǎn)。
圖1為本發(fā)明的培養(yǎng)方法所使用的培養(yǎng)裝置的主體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2圖1中培養(yǎng)裝置袋外加載部分的俯視圖3為本發(fā)明中對培養(yǎng)物進(jìn)行袋外滾動(dòng)加載的示意圖4為本發(fā)明中對培養(yǎng)物進(jìn)行直接動(dòng)態(tài)壓縮加載的示意5圖5為本發(fā)明中封裝袋的封裝夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中
1.培養(yǎng)物；2.加載頭；3.封裝袋；4.培養(yǎng)液儲(chǔ)存瓶；5.蠕動(dòng)泵；6.封
裝夾具；7.培養(yǎng)液入口； 8.螺釘；9.加藥口； IO.塞子。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合圖1 圖5對本發(fā)明的培養(yǎng)物袋裝、袋外加載的培養(yǎng)方法進(jìn)
行詳細(xì)說明。
首先如圖1和圖2所示，為了防止培養(yǎng)物在加載過程中被污染和便于 進(jìn)行觀察、測試，首先將培養(yǎng)物1裝在封裝袋3內(nèi)，然后將封裝袋3放入 細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)的加載裝置(圖中未示)上，通過灌流系統(tǒng)向封裝袋3內(nèi)灌 注培養(yǎng)液，在封裝袋3外對培養(yǎng)物1施加載荷。
其中，封裝袋3是一種軟質(zhì)可封裝袋或有部分硬包裝，而且封裝袋3 是透明的，可用于培養(yǎng)物觀察和力學(xué)性能測試，在封裝袋3上設(shè)置有封裝 夾具6，培養(yǎng)物l放入封裝袋3中后，將封裝夾具6上的螺釘8擰緊，把 口封住。另外，在封裝袋3上設(shè)置有加藥口 9，在加藥口上設(shè)置有塞子IO。 通過加藥口可向封裝袋3內(nèi)加藥，藥與力學(xué)條件耦合調(diào)控人工組織的生長。
所使用的加載頭2為具有對培養(yǎng)物施加載荷的可滾動(dòng)的輥?zhàn)踊蚱矫娴?硬質(zhì)圓柱體或長方體。
所述的灌流系統(tǒng)包括培養(yǎng)液儲(chǔ)存瓶4和蠕動(dòng)泵5，培養(yǎng)液儲(chǔ)存瓶4通 過硅膠管與封裝袋3的培養(yǎng)液入口 7連接，蠕動(dòng)泵5 —端與培養(yǎng)液儲(chǔ)存瓶4連接、 一端與封裝袋3的培養(yǎng)液出口 ll連接，為培養(yǎng)液提供流動(dòng)動(dòng)力。 培養(yǎng)箱和培養(yǎng)液是生物學(xué)細(xì)胞培養(yǎng)常規(guī)使用的，可從市場上購買。培
養(yǎng)箱具備培養(yǎng)所需的02、 C02環(huán)境和溫度調(diào)節(jié)功能。所用的培養(yǎng)物是細(xì)胞、
組織或細(xì)胞與支架的復(fù)合體。
在封裝袋外對培養(yǎng)物施加的載荷可以是滾動(dòng)載荷、壓縮載荷或剪切載
荷，也可以施加其中兩種或三種載荷的組合載荷。具體地說，在封裝袋外
可以對培養(yǎng)物施加(1)滾動(dòng)載荷；(2)壓縮載荷；(3)滑動(dòng)載荷，此時(shí)封
裝袋可以隨加載頭一起在培養(yǎng)物表面滑動(dòng)，封裝袋在滑動(dòng)方向有充分的余
量，其局部的變形不影響整體結(jié)構(gòu)；另外，也可在封裝袋不動(dòng)，加載頭在 封裝袋表面劃過進(jìn)行加載；(4)滾動(dòng)、壓縮、滑動(dòng)載荷中的兩種和三種載 荷的組合載荷。
上述在袋外對培養(yǎng)物施加滾動(dòng)、壓縮或滑動(dòng)載荷，即實(shí)現(xiàn)加載頭滾動(dòng)、 動(dòng)態(tài)壓縮和滑動(dòng)的加載裝置有多種，參見中國實(shí)用新型專利
ZL200520026244. 3 、 ZL200720096199. 8 以及中國發(fā)明專利申請 CN200710057331. 9。
在培養(yǎng)物培養(yǎng)過程中，可以將內(nèi)放有培養(yǎng)物的封裝袋拿到顯微鏡下， 通過透明封裝袋觀察培養(yǎng)物的生長情況，也可以將內(nèi)放有培養(yǎng)物的封裝袋 拿到力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行壓縮力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，封裝袋的材料力學(xué)性能已知，
由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以推算出培養(yǎng)物培養(yǎng)期間的力學(xué)性能。
由于封裝袋為無毒、透明及軟質(zhì)材料制作，所以可隨時(shí)觀測培養(yǎng)物生 長情況，封裝袋不影響對培養(yǎng)物的加載。
權(quán)利要求
1.一種培養(yǎng)物袋裝、袋外加載的培養(yǎng)方法，培養(yǎng)物在細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，其特征在于所述的培養(yǎng)物裝在封裝袋內(nèi)，通過灌流系統(tǒng)向封裝袋內(nèi)灌注培養(yǎng)液，在封裝袋外對培養(yǎng)物施加載荷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)方法，其特征在于所述的封裝袋是軟質(zhì)、透明袋。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的培養(yǎng)方法，其特征在于在所述的封裝袋上設(shè)置有加藥口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)方法，其特征在于所述的培養(yǎng)物是細(xì)胞、組織或細(xì)胞與支架的復(fù)合體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)方法，其特征在于所述的灌流系統(tǒng)包括與所述的封裝袋的培養(yǎng)液入口連接的培養(yǎng)液儲(chǔ)存瓶，以及一端與培養(yǎng)液儲(chǔ)存瓶連接、 一端與封裝袋的培養(yǎng)液出口連接的蠕動(dòng)泵。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的培養(yǎng)方法，其特征在于所述的載荷為滾動(dòng)載荷、壓縮載荷或滑動(dòng)載荷或其中兩種或三種載荷的組合載荷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種培養(yǎng)物袋裝、袋外加載的培養(yǎng)方法，培養(yǎng)物裝入軟質(zhì)、可封裝的透明袋中，通過灌流系統(tǒng)向封裝袋內(nèi)通入培養(yǎng)液，在袋外施加載荷作用于培養(yǎng)物，優(yōu)化培養(yǎng)物的生長環(huán)境。本發(fā)明的培養(yǎng)方法具有結(jié)構(gòu)簡單、低污染、易操作的特點(diǎn)，且培養(yǎng)過程中，裝有培養(yǎng)物的封裝袋可以隨時(shí)取下，能對培養(yǎng)物進(jìn)行生長觀察和力學(xué)性能監(jiān)測。本發(fā)明便于臨床上的應(yīng)用，還有利于大批量組織工程產(chǎn)品的生產(chǎn)。
文檔編號C12N5/00GK101671647SQ200910070299
公開日2010年3月17日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者葉金鐸, 孫明林, 張春秋, 艷 徐, 江 李, 樊瑜波 申請人:天津理工大學(xué)