[发明专利]一种批量化和个体化兼备的自动化干细胞增殖系统

说明书

本发明提供了一种批量化和个体化兼备的自动化干细胞增殖系统，包括固持模块、细胞增殖模块、储液模块和弃液模块。其中细胞增殖模块可单个使用或多个集成使用。该系统可作为一种新型生物反应器，在该系统内可进行细胞的增殖培养，并使营养液和生长因子持续保持在适当的水平，同时及时去除代谢废物。该系统可在无源条件下，进行目标细胞的高效培养和增殖。该系统结构设计简洁、体积小巧，自动化，操作简便，成本降低且可个体化和批量化同步进行使用，适合于各种干细胞样本的快速增殖，并可广泛的应用于临床生物治疗及干细胞移植。

技术领域

本发明属于生物技术技术领域，具体而言，涉及一种批量化和个体化兼备的自动化干细胞增殖系统。

背景技术

干细胞数量和质量是确保再生医学疗效的关键。目前有关小规模干细胞扩增和分化调控研究报道很多,加拿大STEMCELL Tech公司开发了多种实验级干细胞培养基，但针对各种特定类型的干细胞(如贴壁培养的间充质干细胞和悬浮培养的造血干细胞)仍缺乏比较精准的规模化有效扩增体系。目前干细胞培养的主要问题是缺乏适合干细胞生长和功能维持的微环境,例如单层或多层平面基底或者球形的微载体(如GE公司的Cytodex系列)，其基本材料成分单一，与体内干细胞微环境相距甚远。因此,为提高干细胞扩增和移植的精准可控性，需要针对不同类型干细胞(如临床转化最现实活跃的间充质干细胞MSC、造血干细胞HSC、神经干细胞NSC等)及其特定用途，研发以干细胞类型和用途为导向的规模化扩增体系和检测指标。

目前小规模干细胞扩增和分化调控研究报道很多，已有一些微载体培养,培养基和检测标准研究。但针对不同类型的干细胞培养用于组织的修复,欠缺功能稳定和安全可靠的规模化干细胞扩增系统。然而，目前临床机构进行干细胞培养扩增仍然采用常规实验室的设备，并一直采用手工操作方式，极易造成培养基的污染，而且手工操作不精确、效率低、耗时耗力，很明显的影响了干细胞体外扩增的应用。与此同时，虽然国内外正在开发利用新型生物反应器(如灌流型、旋转臂型)。然而，这些装置都需要配备运行系统如蠕动泵、微电机等，操作不方便。而且增加了运营成本，不利于大量的临床推广应用。

发明内容

本发明提供一种批量化和个体化兼备的自动化干细胞增殖系统，该系统设计简单、体积小巧，能够实现无动力和自动化运行，操作简单，成本降低，适合于各种细胞样本的快速增殖，并可广泛应用于临床生物治疗及干细胞移植。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种批量化和个体化兼备的自动化干细胞增殖系统，包括固持模块、细胞增殖模块、储液模块和弃液模块；其中细胞增殖模块包括至少一个细胞增殖装置；所述固持模块用于安装或放置细胞增殖模块、储液模块和弃液模块；所述储液模块包括储液腔和通气阀；所述细胞增殖模块包括细胞培养腔，细胞培养腔内填充微球载体，微球载体上方布置隔离层，细胞培养腔的口部以密封盖封合；所述弃液模块包括弃液回收腔；所述储液腔和细胞培养腔之间、细胞培养腔和弃液回收腔之间通过导液管连接。

进一步地，所述固持模块包含固持底座，固持底座上设有固持支架，储液腔通过第一固持夹固定安装在固持支架上，细胞培养腔通过第二固持夹固定安装在固持支架上，弃液回收腔置于固持底座上。所述固持模块的材料选自金属、高分子聚合物。

进一步地，所述储液腔内装有细胞培养液，细胞培养液的量为100-1000ml/细胞增装置，所述通气阀用以接通外界大气和储液腔，保证细胞培养液能够顺利流出储液腔，储液腔上通过第一接口连接第一导液管，第一导液管的另一端通过第二接口连接细胞增值腔，第一导液管上设有第一流速调节器。

进一步地，单个细胞培养腔的容积为100ml；所述细胞培养腔的口部通过第三接口连接第二导液管，第二导液管穿过隔离层伸入微球载体内，第二导液管的另一端通过第四接口连接弃液培养腔，第二导液管上设有第二流速调节器。

进一步地，所述微球载体的球粒径大小为100μm–2mm，所述微球载体材质选自高分子聚合物、水凝胶、陶瓷、金属、玻璃、硅石中的一种或多种。