[发明专利]微重力悬浮培养动物细胞的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种动物细胞培养技术，尤其涉及一种微重力悬浮培养动物细胞的系统。

背景技术

我国是肝炎、肝硬化的高发国家，临床上由此引发的肝功能衰竭十分常见，原位肝移植是临床治疗爆发性肝功能衰竭的有效手段，但供体有限、费用昂贵等因素，极大地限制了肝移植手术的推广和普及。近年来，体外人工肝支持系统的出现为挽救肝功能衰竭患者的生命带来了希望。

随着体外人工肝支持系统的发展，以具有解毒、合成、分泌、转化等全面代谢支持的肝细胞为核心的生物人工肝支持系统已经逐渐发展成为非常有效的体外人工肝支持系统。生物反应器是生物型或混合型生物人工肝的核心装置。目前国内外主流的生物反应器包括多层平板式反应器、中空纤维反应器等。但这些反应器都存在着物质交换能力有限、管道易于堵塞、细胞不易收集等诸多技术缺陷。微重力悬浮式生物反应器具有较好的物质交换能力，管路不直接与细胞接触，不易堵塞，大规模培养后细胞易于收集等特点。在传统三维细胞培养条件下，由于重力作用，尽管细胞可在各种培养支架上黏附生长，所建立的三维培养体系中细胞的分布不均匀，往往集中在支架靠下的一侧，这样会影响三维培养体系作为移植物应用的实际效果，阻碍组织特异性分化，丧失其特征和分化，形成的聚集出现中央坏死。因此，体外高密度三维细胞培养具有较高的难度。微重力反应器在旋转过程中，重力向量持续随机化而形成一定程度的三维空间自由，有利于细胞有选择的、均匀地分布于支架的表面，是避免这一问题的有效方法，可以保持所培养细胞的组织分化特异性。

生物微胶囊技术是采用多种无毒的高分子材料包裹细胞形成直径数十微米至数百微米微囊的技术。细胞生存所需要的营养物质、氧气、代谢产物及其分泌的生物活性物质能通过半透膜出入，而宿主免疫细胞、免疫球蛋白、补体等则不能通过半透膜，故囊内肝细胞可不受宿主的免疫排斥而长期存活，发挥其生物学功能，达到治疗目的。由于微胶囊是球形膜，较现有的平板膜、中空纤维膜反应器提供了更大的表面积，具备了更高效的物质交换能力；微胶囊膜的存在能够有效保护细胞，免受培养过程及人工肝反应器工作过程中流体高剪切对细胞造成的伤害，因此可以通过强化传质来提高培养环境的物质传递性能，提高氧传质能力，从而有利于获得较高的细胞密度。微胶囊是一个相对封闭的体系，通过改变体系内部物理、化学环境可以构建满足细胞存活、生长和功能表达的细胞微反应器，更有利于细胞生长与功能发挥，培养过程中还可以将一些必须添加的、价格昂贵的、分子量较大的营养物质包封在微囊内，从而提高该营养物质局部的浓度，减少使用量，降低培养成本。

但是，这种生物微胶囊技术也有显著的缺点，由于半透膜的存在以及细胞间的相互聚集，导致微囊内外物质能量交换受限，对于贴壁依赖性的细胞，如失去对微囊壁的贴附，将促发细胞发生凋亡，因此如何进一步提高反应器物质交换效率是关键技术问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种增加物质交换效率的微重力悬浮培养动物细胞的系统。

为达到以上技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种微重力悬浮培养动物细胞的系统，其包括为动物细胞提供生长场所的培养罐、为所述培养罐提供氧气的供氧器、储存培养基的灌流液瓶、用于驱动所述培养基在该系统内流动的蠕动泵，以及将所述培养罐、供氧器、灌流液瓶和蠕动泵导通连接的循环管路，其中，所述培养罐设置有两个相对的用于灌注培养基的端口；该培养罐罐体内部靠近所述端口处设有筛网。

具体地，所述筛网的孔径为50～500微米。优选地，所述筛网由混合纤维素酯滤膜制成，所述滤膜的膜厚为0.22微米。

为方便取样检测，所述培养罐开设有取样口，该取样口的口径为4～8毫米。

为大规模培养动物细胞，优选地，所述培养罐为微囊化细胞旋转培养罐。

进一步地，所述供氧器为膜式氧合器。

更进一步地，所述循环管路包括阀门组件和多条通过该阀门组件导通所述培养罐、供氧器、灌流液瓶和蠕动泵分管路。

具体地，所述阀门组件包括第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门，其中，第一阀门和第三阀门相互导通并且在两者中间设置第一接口，第二阀门和第四阀门相互导通并且在两者中间设置第二接口。