[发明专利]一种培养单元及具有其的生物培养系统及其工作方法

说明书

本发明提供一种培养单元。一种培养单元，其中，包括依次设置的底层通道板、中间层盖板和顶层盖板，所述底层通道板上设有至少一条培养通道，所述各培养通道的入口处均设有其中一条通路与对应培养通道连通的三通阀，所述各培养通道的出口处设有用于关闭培养通道出口的阀门。本发明还提供一种具有上述培养单元的生物培养系统及其工作方法。本发明可以为细胞提供动态的培养环境，并可以方便有效地提供应力刺激促进肿瘤细胞快速增殖，通过多种可调因素调节至最优继而提高成瘤率，减少成瘤时间。

技术领域

本发明涉及细胞培养、组织工程技术领域，更具体地，涉及一种培养单元及具有其的生物培养系统及其工作方法。

背景技术

传统药物测试时分为体内和体外两种方法，体外方法是将测试细胞例如肿瘤细胞在培养瓶内扩增，待其增殖至一定的数量后进行药物测试，此种方法简单可靠，但是这种方法也有以下不足之处：1)培养瓶、培养皿等培养器材，细胞在其表面的生长条件为二维环境，因为与体内三维环境迥异，在实际应用中随着培养代数的增加测试细胞的生长特性会有所改变，耐药性也会有不同；2)长时间培养过程中，反复打开培养瓶进行换液、传代等操作就大大增加了污染的风险。

体内测试方法是将肿瘤细胞或者是肿瘤组织移植进免疫缺陷小鼠的体内，待其长至一定的程度然后进行药物测试，但是这种方法成瘤率较低、成瘤时间较长(2到3个月)且成本较高(5万元左右)，这三种原因导致其也无法进行大规模的药物测试。并且成瘤时间较长再加上后续的药物测试时间，即使有患者选择了做此项测试也很有可能会错过最佳的用药窗口。

发明内容

为克服上述药物测试存在的不足，本发明提供一种培养单元及具有其的生物培养系统及其工作方法。本发明可以为细胞提供动态的培养环境，刺激肿瘤细胞的快速增殖，通过多种可调因素调节至最优继而提高成瘤率，减少成瘤时间。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种培养单元，其中，包括依次设置的底层通道板、中间层盖板和顶层盖板，所述底层通道板上设有至少一条培养通道，所述各培养通道的入口处均设有其中一条通路与对应培养通道连通的三通阀，所述各培养通道的出口处设有用于关闭培养通道出口的阀门。所述中间层盖板通过键合方式与底层通道板结合在一起，顶层盖板通过螺钉固定安装在中间层盖板上。在培养通道的入口处设置三通阀，在出口处设置阀门，这样就可以通过三通阀在培养通道上接两路驱动力，在使用该培养单元进行细胞培养时，其中一路驱动力可以用作正常的脉动流循环流动培养，此时培养通道出口处的阀门是打开的；另一路驱动力可以用作压力刺激培养，此时培养通道出口处的阀门是关闭的，培养单元内部形成封闭空间，该路驱动力可以向培养池内部施加压力对培养池内的待培养细胞进行压力刺激培养。

进一步的，所述培养通道包括培养池、与所述培养池一端连通的入液口、以及与所述培养池另一端连通的出液口，所述三通阀设在所述中间层盖板上与所述各培养通道的入液口对应的位置，所述阀门设在所述中间层盖板上与所述各培养通道的出液口对应的位置。阀门安装在各培养通道的出液口对应的位置，是为了在进行压力刺激培养时，关闭阀门使培养单元形成封闭空间；在日常培养时，阀门处于打开状态保证培养基在培养单元内的循环流动。培养池为长方体，其尺寸长为5-20mm，宽为1-10mm，高为1-10mm。

进一步的，所述各培养通道的入液口均包括相互连通的第一入液口和第二入液口，所述三通阀设在所述中间层盖板上与所述各培养通道的第一入液口和第二入液口的交叉处对应的位置，所述三通阀第一通路与所述第一入液口连通，所述三通阀第二通路与所述培养池连通，所述三通阀第三通路与所述第二入液口连通。

进一步的，所述中间层盖板上与所述培养池对应的位置设有检测窗口，所述顶层盖板设在所述检测窗口上，所述顶层盖板上设有压力传感器，压力传感器能够实时监测培养池内的液体压力。

优选的，所述底层通道板、中间层盖板和顶层盖板均由具有透光性能和生物相容性均优秀的合成高分子材料制成。例如：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。