[发明专利]用于体外暴露的细胞培养板、装置和方法

说明书

公开了一种细胞培养板，所述细胞培养板包括至少两个按顺序布置的孔和适于流体在所述孔之间输送的通道，其中所述通道经由所述通道的每个端部处的开口连接或联接到第一泵，并且其中所述第一泵可操作以在所述至少两个孔之间循环流体。还公开了结合了所述细胞培养板的装置和系统，以及采用所述装置和系统的方法和用途。

技术领域

本发明涉及细胞培养板和细胞流体暴露采样装置。用于本公开的一种适当的细胞类型是3D器官型细胞或组织。可以将流体(诸如一种细胞培养基或多种细胞培养基的混合物)泵入或循环通过细胞培养板，这允许体外同时培养细胞或组织。可以将细胞暴露于一种或多种试剂(诸如气溶胶)中，以研究试剂对细胞的作用，并且选择在暴露期间对细胞培养基进行实时采样。

背景技术

使用2维细胞培养系统的毒理学研究已用于检验一种或多种试剂(例如，药物)对细胞存活和酶活性等的影响。虽然使细胞在塑料表面上呈平坦层生长是简明易懂的并且允许对细胞生理学和对刺激的反应的若干方面进行研究，但其未能反映出器官的实际结构和构造。在2维单层中，胞外基质、细胞与细胞和细胞与基质的相互作用消失，这些相互作用是分化、增殖和细胞功能必不可少的。

3维培养系统可以形成具有与体内观察到的特征相似的特征的功能组织。与二维培养系统相比，三维细胞培养允许细胞在所有三个维度上与其周围环境相互作用，并且是更生理学相关的。此类细胞可以在活力、增殖、分化、形态、对刺激的反应、药物代谢、基因表达和蛋白质合成等等方面显示出改善。三维细胞培养可以比传统二维细胞单层更生理学相关的方式产生特定的组织样结构，并模拟真实组织的功能和反应。

模拟人器官的几种三维组织是可商购获得的。举例而言，肺3维器官型组织可以使用在空气-液体界面(ALI)生长的原代人类细胞制备，在空气-液体界面中这些细胞将分化并形成功能组织。这些三维组织具有与人类支气管组织密切的形态相似性和代谢特征。也已经描述了其他的3维模型，包括3维肝脏球形模型。肝球状体可以由几种细胞类型组成，这些细胞类型最初用于2维培养，以确定治疗对肝细胞的作用。

已经开发了用于2维和3维细胞培养的不同技术。3维细胞培养方法包括使用悬滴板、磁悬浮或生物材料支架。然而，这些技术通常是昂贵的和/或耗时的，并且可能不适合于同时培养两种或更多种不同的细胞类型。它们使用起来也可能是复杂的，不能高压灭菌(这意味着它们不能被重复使用)，需要大量液体和流量来交换流体，不能与标准实验室设备一起使用，通常不能防水并且不能经受高通量或实时采样应用。本发明寻求提供关于细胞培养和细胞培养基取样的改进。

发明内容

在一方面，公开了一种细胞培养板，所述细胞培养板包括至少两个按顺序布置的孔和适于流体在孔之间输送的通道，其中所述通道经由所述通道的每个端部处的开口连接或联接到第一泵，并且其中所述第一泵可操作以在所述至少两个孔之间循环流体。还公开了一种细胞培养系统或细胞培养装置，包括：(i)细胞培养板，所述细胞培养板包括至少两个按顺序布置的孔和适于流体在孔之间输送的通道；以及(ii)第一泵，其中所述通道经由所述通道的每个端部处的开口连接或联接到第一泵，并且其中所述第一泵可操作以在所述至少两个孔之间循环流体。适当地，通道的直径为3毫米或更小，或者通道是微流体通道。

适当地，泵是蠕动泵。

适当地，泵包括具有编码器的步进电动机或无刷电动机。

每个电动机可由电动机控制器控制，该电动机控制器的操作和传感器可由微控制器控制。微控制器的操作可由无线控制器(诸如控制器)控制，以便于与无线装置诸如平板电脑一起使用。

适当地，通道还被构造成使流体输送离开细胞培养板。

适当地，通道连接或联接到第二泵，其中第二泵可操作以将流体输送离开细胞培养板。

适当地，第一泵和/或第二泵的电动机容纳在防水盒中。

适当地，细胞培养板装配有盖子。