[发明专利]一种模块式细胞培养和运输组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物学装置，尤其涉及一种细胞模块化培养和运输组件。

背景技术

随着干细胞和免疫细胞在医学治疗中的广泛使用，规范化的、个性化规模化细胞生产和运输成为医学领域发展和应用的关键瓶颈之一。美国国家细胞制造协会(National Cell Manufacturing Consortium,NCMC)在其2016年初公布的有关规模化制造各种供临床治疗使用细胞生产的十年路线图中指出,目前在细胞工业化生产过程中,从细胞生产工艺，保存，配送，处理等各个步骤都存在技术、监控、数据管理等一系列有待改进和标准化的地方。而这一生产过程又因为治疗个性化的需求变得更加复杂。

目前市场上有多种商用自动化或半自动化细胞培养系统，其中多数仅适用于同时进行少数细胞产品的大量培养和扩增。因而并不适用于个性化治疗的需求，即量小而数多的情形。例如，在个性化细胞工业生产中心很可能同时进行数百或数千个患者细胞的扩大生产，而每一个细胞培养的需求量小于5升。这就给生产过程中的监控，调节，质检以及成本控制等方面带来一系列前所未有的问题。

此外，临床个性化细胞治疗受到限制的另一个重大因素就是细胞产品的运输问题。如果采用凍存细胞运输，其复活率很难超过50％-60％。而采用目前市场提供的活细胞运输的设备则仅仅可以保存24小时的细胞活力。这是因为目前保存活细胞的培养皿不可能保证在长达数天的运输过程中为细胞补充足够的营养成分和氧气。同时目前的细胞培养皿在运输过程中受到污染的风险也较大。为此，绝大部分细胞治疗是在医院或研究中心进行。这就限制了细胞治疗技术的推广和应用。同时由于每个医院或研究所工作人员的技术和操作水平不一，也使得细胞治疗的质量和效果很难得到统一和提高。

因此，有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的个性化、模块化的细胞培养、管理和运输一体化的组件，使其更具 有产业上的使用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种自动化程度高、成本较低且细胞培养方便、运输便捷、安全、有效的模块式细胞培养和运输组件。

本发明的模块式细胞培养和运输组件，包括顶盖、位于所述顶盖下方的连接框、位于所述连接框下方的底盖，所述顶盖与连接框之间设置有透气膜，所述连接框与底盖之间设置有透水膜，所述顶盖与透气膜包围形成用于存储空气的空气室，所述透气膜、连接框和透水膜包围形成用于培养细胞的细胞培养室，所述透水膜与底盖包围形成用于存储培养液的培养基室，所述顶盖的侧壁上设有分别与所述空气室连通的空气进口和空气出口，所述连接框的侧壁上设置有与所述细胞培养室分别连通的细胞进口和细胞出口，所述底盖的侧壁上设置有与所述培养基室连通的培养基进口和培养基出口，所述培养基室内还设置有pH值传感器。

具体实施时，该模块式细胞培养和运输组件通过空气、细胞、和培养基的进口、出口与细胞培养中枢连接。每个模块式细胞培养和运输组件可以按照需求在任何时间点连接和脱离中枢系统。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明的模块式细胞培养和运输组件，空气室和细胞培养室之间设有透气膜，通过透气膜的作用，使得空气室内的含有5％二氧化碳的空气能够不断地与细胞培养室进行气体交换，以供细胞呼吸使用。设置于细胞培养室和培养基室之间的透水膜能够将位于培养基室内的培养基不断地与细胞培养室进行培养基交换，以供细胞吸收。培养基室内设置的pH值传感器可将培养基的pH值数据传送至控制中心，从而使得控制中心能够对培养基室内的培养基更换速率进行控制，取代了操作人员的主观判断、人工换液的传统方式，实现了数控有效换液，而且避免了人工换液可能带来的浪费现象，降低了细胞规模化生产的成本，并解决了多次换液可能造成的细胞污染问题。

本发明的模块式细胞培养和运输组件不但解决了细胞规模化培养的问题，同时也解决了细胞的运输问题，使用本发明的模块式细胞培养和运输组件进行 个性化细胞规模化培养后，模块式细胞培养和运输组件可以直接从培养系统上脱离，并进行整体运输，而无需将细胞重新进行灌装，减少了细胞污染的风险。同时透气膜和透液膜的设置，能够最大限度的保证在运输的过程中细胞对新鲜气体和培养基的后续需求，从而大大增加了新鲜细胞的存活率，保证了足够量细胞的临床使用，并从根本上排除了使用凍存细胞运输的方法。