[发明专利]一种三维细胞培养装置及应用方法

说明书

本发明公开了一种三维细胞培养装置及应用方法，属于细胞培养技术领域。本发明的三维细胞培养装置，包括中空管状壳体、沿中空管状壳体轴向贯穿的流体通道、细胞培养层、与外界连通的流体入口和流体出口以及端部的密封结构，所述细胞培养层部分或完全覆盖在流体通道外表面，所述流体入口和流体出口分别与流体通道相连通，所述细胞培养层以及与细胞培养层相接触的流体通道分别具有多孔结构。本发明装置可以在细胞的三维培养过程中进行精准的原位监测研究，有利于在三维尺度开展细胞实验，如药物、环境介质等对目标细胞的影响。

技术领域

本发明属于细胞培养技术领域，更具体地说，涉及一种三维细胞培养装置及应用方法。

背景技术

细胞培养是指将生物细胞置于人工环境下培养，该人工环境含有合适的表面以支撑细胞生长，提供细胞生长所需的营养物质及适宜的温度、湿度、酸碱度与气体环境。在此体系下，研究者可以方便的研究细胞对于外界环境变化的应激反应，例如培养方式、治疗药物、其他种类细胞、致癌因子、病毒等对目标细胞生长的影响。目前，细胞培养工作现已广泛应用于生物学、医学、新药研发等各个领域，成为最重要的基础生物学技术之一。

传统的二维细胞培养如培养基环境下，细胞在培养基表面以二维方式单层生长。三维细胞培养与传统的二维细胞培养不同，是指将具有三维结构不同材料的载体与各种不同种类的细胞在体外共同培养,使细胞能够在载体的三维立体空间结构中迁移、生长,构成三维的细胞-载体复合物。与二维细胞培养相比，三维细胞培养更接近于模拟体内环境并且细胞间相互作用更加明显。目前，三维细胞培养被广泛应用于细胞与生长因子、细胞和药物之间的相互作用，不断增加的证据也证明，三维细胞培养可以促进对在正常和病理条件中结构-功能关系的了解。

现有技术三维培养系统虽然较二维培养有了比较明显的改善，但是仍然存在着很多缺陷。由于整个培养系统是粘度比较大的凝胶态，首先不利于营养物质向位于支架深处的细胞的传输，同时也不利于细胞代谢产物的排出。此外，该类培养系统也不利于细胞与贴附支架的分离，导致细胞难以收获，而且支架材料也难以回收再利用。这种凝胶态的三维培养系统大多也难于对所培养的细胞进行随时的动态观察。

经检索，现有技术中公开了相关的申请案，例如，中国专利申请号为200780018180.4，申请公开日为2009年6月3日的专利申请文件公开了一种用于培养离体分离的前脂肪细胞的方法，包括将前脂肪细胞引入到三维支持物基质中，和容许所述细胞在所述支持物基质中体外分化为脂肪细胞，所述的基质可以是胶原基质。再如，中国专利申请号为201110397867.1，申请公开日为2013年6月5日的专利申请文件公开了一种三维细胞培养支架的制备方法，该方法包括如下步骤：a)称取1～10g的聚合物溶于10～100mL的有机溶剂中，配成聚合物溶液；b)称取0～500mg增塑剂，加到上述聚合物溶液中，混合均匀；c)称取羟基磷灰石胶纳米颗粒、银纳米颗粒、氧化锌纳米颗粒、壳聚糖纳米颗粒各0～2g，加入到步骤b处理的溶液中，混合均匀，获得纺丝原液；d)将所述纺丝原液注入到静电纺丝设备中，在静电纺丝设备的接收装置上获得纺丝；e)将所获得的纺丝进行烘干处理，即制得三维细胞培养支架。该申请案还提供一种基于所述三维细胞培养支架制备方法所获得的三维细胞培养装置；所述培养装置可为培养的细胞提供无毒的具有生物相容性的生长环境，其利用不同方法及材料建立各种支架或和不同基质，使细胞在培养时呈空间立体方式生长，让细胞在培养时其生长环境与生长模式更接近于生物体内，用于实验时结果将更为可信。然而，该细胞培养材料的制备复杂、成本高，且无法解决细胞代谢产物无法排出的问题，并且，在用于细胞监测时和传统二维培养中采用的侵入式测定手段类似，使用染料等化学物质可能会损伤甚至杀死细胞。

因此，基于现有技术的缺陷，亟需发明一种新的细胞培养装置及方法。

发明内容

1.要解决的问题