專利名稱：旋轉(zhuǎn)管式細(xì)胞/組織培養(yǎng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及生物醫(yī)學(xué)組織工程技術(shù)，特別是涉及組織工程中的一種旋轉(zhuǎn)管細(xì)胞/組織三維培養(yǎng)器。
美國(guó)宇航局(NASA)Johnson中心在旋轉(zhuǎn)式生物組織培養(yǎng)器(RWV)的基礎(chǔ)上發(fā)展了一種簡(jiǎn)化的實(shí)用裝置旋轉(zhuǎn)式細(xì)胞培養(yǎng)器(RCCS)，在文獻(xiàn)[1]Culturing a Future，F(xiàn)all，1998，MicrogravityNews中有介紹，見附
圖1。該裝置由底座上有一個(gè)支架用來支撐培養(yǎng)器的內(nèi)、外筒，其特點(diǎn)是通過同軸旋轉(zhuǎn)的內(nèi)筒在透過氣/液交換膜在線供氣，停機(jī)時(shí)通過端部注液口更新培養(yǎng)液。經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)細(xì)胞/組織培養(yǎng)來說，氧供應(yīng)比營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)更為緊迫，氧的消耗量大而該培養(yǎng)器只能在線供氣不能供氧，對(duì)于某些組織(如腫瘤組織等)的培養(yǎng)來說生長(zhǎng)不利。在細(xì)胞聚集體形成并連到一定尺度后，短時(shí)間沉降而與器壁接觸影響不一定大。對(duì)于細(xì)胞一可降解材料基質(zhì)構(gòu)架聚集體的培養(yǎng)來說，情況也是如此。而這種簡(jiǎn)化裝置操作簡(jiǎn)便，且整個(gè)培養(yǎng)過程可視化，適宜于用于腫瘤組織藥物毒理試驗(yàn)等。但這類培養(yǎng)器只有一個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，容易有細(xì)胞沉降在培養(yǎng)室壁上，不利于真正的三維培養(yǎng)。
本實(shí)用新型目的在于克服已有技術(shù)的培養(yǎng)器只有單一支架支撐培養(yǎng)器內(nèi)、外筒，而造成轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，以及停機(jī)加培養(yǎng)液造成細(xì)胞沉降抑止細(xì)胞生長(zhǎng)的缺點(diǎn)；為了簡(jiǎn)化培養(yǎng)器結(jié)構(gòu)，便于操作，在整個(gè)培養(yǎng)過程中可視化；從而提供一種培養(yǎng)器的內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)園筒既可同步轉(zhuǎn)動(dòng)又可差動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，利于調(diào)控培養(yǎng)室內(nèi)應(yīng)分布的旋轉(zhuǎn)管式細(xì)胞/組織三維培養(yǎng)器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型提供的旋轉(zhuǎn)管式細(xì)胞/組織三維培養(yǎng)器，包括細(xì)胞培養(yǎng)室與氣室兩層圓筒同心套裝成一體構(gòu)成的培養(yǎng)器主體，一底座上固定有一對(duì)用于支撐培養(yǎng)器主體的支架和一個(gè)馬達(dá)，另一馬達(dá)固定在支架上，其特征在于還包括2個(gè)馬達(dá)分別與2個(gè)變速機(jī)構(gòu)電聯(lián)接組成的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在細(xì)胞培養(yǎng)室的中心有—鏤空?qǐng)@筒上固定一氣/液交換膜構(gòu)成的復(fù)合內(nèi)筒，內(nèi)筒為氣室，其兩端通過轉(zhuǎn)軸固定在支架上，其中一端轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，內(nèi)筒末端與隔離機(jī)構(gòu)相連，隔離機(jī)構(gòu)上有一氣體進(jìn)、出口，在其之間有一密封圈，培養(yǎng)器主體的另一端板上有3個(gè)空心螺栓，空心螺栓下壓固一活動(dòng)閥門，便于更換培養(yǎng)液；當(dāng)需要加液時(shí)，供液系統(tǒng)中的輸液管的加液器向活動(dòng)閥門內(nèi)加液，供液系統(tǒng)中的輸液泵的液管與培養(yǎng)液存貯器相連，再通過多孔管管道先穿過阻尼器后，進(jìn)入細(xì)胞培養(yǎng)室至終端，細(xì)胞培養(yǎng)室的輸出管道相連在培養(yǎng)液透析器，它分別與培養(yǎng)液回收器和代謝產(chǎn)物收集器相通；連接在培養(yǎng)器進(jìn)氣口上的供氣系統(tǒng)中的氣室進(jìn)氣口與氣源通過氣管上的穩(wěn)壓，調(diào)壓閥連接；氣室的出氣口通過排氣管連接在余氣收集器上。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)1、培養(yǎng)室內(nèi)、外筒既可同步轉(zhuǎn)動(dòng)，又可差動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；同步轉(zhuǎn)動(dòng)使培養(yǎng)室內(nèi)剪切力很低，利于細(xì)胞聚集、粘附；差動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)可調(diào)控培養(yǎng)室內(nèi)流動(dòng)應(yīng)力，以誘導(dǎo)細(xì)胞分化；(1)轉(zhuǎn)軸雙支座支撐培養(yǎng)器主體，可避免旋轉(zhuǎn)速度較高時(shí)的抖動(dòng)，以免因此影響細(xì)胞/組織三維培養(yǎng)，提高了旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。(2)該培養(yǎng)器與其它三維培養(yǎng)器相比，少了一個(gè)環(huán)形氣室，內(nèi)筒改為供氣通道，這種結(jié)構(gòu)帶來整個(gè)培養(yǎng)過程可視化。(3)該培養(yǎng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)地說明；
圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實(shí)用新型的供氣系統(tǒng)方框圖圖3是本實(shí)用新型供液系統(tǒng)方框圖實(shí)施例1按
圖1-3制做一臺(tái)旋轉(zhuǎn)管式細(xì)胞/組織三維培養(yǎng)器，該培養(yǎng)器的氣室外表面Φ1000mm；內(nèi)表面Φ80mm×長(zhǎng)60mm；氣室外表面Φ25mm，Φ內(nèi)12mm；培養(yǎng)器主體用聚碳酸脂材料做成，中空轉(zhuǎn)動(dòng)軸用不銹鋼或聚氟乙烯材料做成，培養(yǎng)人的胄癌細(xì)胞BGC-823，微珠載體為Cytodcx-3，培養(yǎng)液標(biāo)本及方法按常規(guī)方法進(jìn)行。在圖2中該培養(yǎng)器包括(1)細(xì)胞/組織培養(yǎng)室，其內(nèi)壁是氣/液交換膜—鏤空支架復(fù)合結(jié)構(gòu)(2)；(2)是氣/液交換膜一鏤空支架復(fù)合結(jié)構(gòu)，它與內(nèi)筒轉(zhuǎn)軸(4)相聯(lián)接；(3)氣室，即中空旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒；(4)內(nèi)筒轉(zhuǎn)軸，它與內(nèi)筒變速機(jī)構(gòu)(6)相連；(5)外筒旋轉(zhuǎn)變速機(jī)構(gòu)，與馬達(dá)(7)相連；(6)內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)變速機(jī)構(gòu)，與馬達(dá)(8)相連；(7)、(8)市售的力矩馬達(dá)；(9)、(10)分別為進(jìn)氣口和出氣口，與氣路相連；11)為不銹鋼支架，用于支撐培養(yǎng)器主體；12)為不銹鋼底座，不銹鋼支架固定在其上；13)隔離機(jī)構(gòu)；使進(jìn)氣口(9)和出氣口(10)不隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并把進(jìn)口和出口隔離開來；其中培養(yǎng)液輸運(yùn)系統(tǒng)，如圖3所示，在圖中(18)為鮮培養(yǎng)液存貯器；(19)為流量、壓力可調(diào)的輸液泵；(20)為培養(yǎng)液輸入用的多孔管管道，經(jīng)阻尼器進(jìn)入培養(yǎng)室至培養(yǎng)室終端。阻尼器用以調(diào)節(jié)培養(yǎng)室內(nèi)壓力(Pb(ζ))；(22)是培養(yǎng)液透析器；(23)是培養(yǎng)液回收器；(24)是代謝產(chǎn)物收集器；其中輸液泵(19)的液管與培養(yǎng)液存貯器(18)相連，再通過多孔管管道(20)先穿過阻尼器(21)后，進(jìn)入細(xì)胞培養(yǎng)室至培養(yǎng)室終端，細(xì)胞培養(yǎng)室的輸出管道相連培液透析器(22)，它分別與培養(yǎng)液回收器(23)和代謝產(chǎn)物收集器(24)相通；其中供氣——排氣系統(tǒng)，如圖8所示，在圖中(25)為氣源，用氣管與穩(wěn)壓，調(diào)壓閥相連，氣管出氣口連接到培養(yǎng)器氣室(7)；(26)為穩(wěn)壓，調(diào)壓閥，安裝載氣路之中；(27)為進(jìn)氣管與培養(yǎng)器進(jìn)氣口(9)相連；(28)為排氣管與培養(yǎng)器出氣口(10)相連；(29)為余氣收集器；其中氣室進(jìn)氣口與氣源(25)通過氣管上的穩(wěn)壓，調(diào)壓閥(26)連接；氣室出氣口通過排氣管(28)連接余氣收集器(29)上。
與美國(guó)的RCCS相比，主要特點(diǎn)是(1)內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)圓筒(同軸)可以同步旋轉(zhuǎn)(ω1＝ω2＝ω)，也可以差動(dòng)旋轉(zhuǎn)(ω1≠ω2)。同步旋轉(zhuǎn)時(shí)，培養(yǎng)器內(nèi)流動(dòng)應(yīng)力很低，趨于零，有利于細(xì)胞聚集、粘附；差動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，可調(diào)控培養(yǎng)室內(nèi)流動(dòng)應(yīng)力分布，以利于誘導(dǎo)細(xì)胞分化、長(zhǎng)成所需要的組織。(2)有兩個(gè)支架，培養(yǎng)器在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)抖動(dòng)，從而提高了儀器的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)管式細(xì)胞/組織培養(yǎng)器，包括培養(yǎng)器主體用支架支撐固定在底座上，馬達(dá)與變速機(jī)構(gòu)電連接，馬達(dá)固定在底座上，再通過轉(zhuǎn)軸與變速機(jī)構(gòu)相連；其特征在于還包括一個(gè)馬達(dá)固定在另一個(gè)支架上，在細(xì)胞培養(yǎng)室的中心有—鏤空?qǐng)@筒上固定—?dú)?液交換膜構(gòu)成的復(fù)合內(nèi)筒，內(nèi)筒兩端通過轉(zhuǎn)軸固定在支架上，其中一端轉(zhuǎn)軸與變速機(jī)構(gòu)連接，變速機(jī)構(gòu)再與馬達(dá)電連接，內(nèi)筒末端露出培養(yǎng)器主體的一端板與隔離機(jī)構(gòu)相連，隔離機(jī)構(gòu)上有一進(jìn)氣、出氣口，在其之間有一密封圈，培養(yǎng)器主體的另一端板上有3個(gè)空心螺栓，空螺栓下壓固一活動(dòng)閥門，供液系統(tǒng)中的輸液泵的液管與培養(yǎng)液存貯器相連，再通過多孔管管道先穿過阻尼器后，進(jìn)入細(xì)胞培養(yǎng)室至終端，細(xì)胞培養(yǎng)室的輸出管道相連在培養(yǎng)液透析器，它分別與培養(yǎng)液回收器和代謝產(chǎn)物收集器相通；供氣系統(tǒng)中的氣室進(jìn)氣口與氣源通過氣管上的穩(wěn)壓，調(diào)壓閥連接；氣室的出氣口通過排氣管連接在余氣收集器上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及組織工程的一種旋轉(zhuǎn)管細(xì)胞/組織培養(yǎng)器。它包括底座上固定一對(duì)支撐培養(yǎng)器的支架和一馬達(dá),另一馬達(dá)固定在支架上,細(xì)胞培養(yǎng)室的中心有一鏤空?qǐng)A筒上固定一氣/液交換膜構(gòu)成的復(fù)合內(nèi)筒,內(nèi)筒兩端通過轉(zhuǎn)軸固定在支架上,其中一端轉(zhuǎn)軸與馬達(dá)和變速機(jī)構(gòu)組成的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接,內(nèi)筒一末端與隔離機(jī)構(gòu)相連,培養(yǎng)器主體的另一端板上有空心螺栓,下壓固一活動(dòng)閥門,供氣、液系統(tǒng)與培養(yǎng)器進(jìn)氣和進(jìn)液口相連。
文檔編號(hào)C12M1/24GK2397122SQ992448
公開日2000年9月20日 申請(qǐng)日期1999年9月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月20日
發(fā)明者陶祖萊, 姚永龍, 高宇欣, 胡江, 張奕毅, 王翠茹 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所