[实用新型]一种模块化三维灌注细胞培养系统

说明书

本实用新型涉及一种模块化三维灌注细胞培养系统。该系统包括换液模块、生物反应器模块、氧合模块和动力模块，生物反应器模块包括生物反应器，生物反应器内设置有接口，接口与再细胞化支架连接，换液模块通过三通接头分别与生物反应器和动力模块连通，氧合模块包括壳体，壳体内包括依次连通的气泡过滤器、膜式氧合器和空气过滤器，接口与气泡过滤器连通，膜式氧合器和空气过滤器分别与动力模块连通。本实用新型易于制作，结构合理、易消毒、污染少、制作成本低、稳定性高、易于扩展并且操作简单，值得推广使用。

技术领域

本实用新型涉及生物技术领域，尤其是一种模块化三维灌注细胞培养系统。

背景技术

目前的生物基础理论大多通过基于培养瓶或培养板的二维静态培养细胞试验得到。典型的二维静态培养将从人体或动物组织来源单一或混合细胞种在塑料或者玻璃平板上，浸泡在营养丰富的培养基中，通过定期更换培养基移除细胞代谢产物、提供新的营养成分。二维静态细胞培养技术经过多年的发展已经十分成熟，成为生物学最重要的实验方法之一。但是组织器官中的细胞是三维结构的，而且由血液循环系统不断灌注。而在平板培养中，组织的立体结构、细胞与细胞之间的连接以及细胞与细胞外基质的连接彻底失去，许多细胞实验结果很难在动物体内重现，而即使费时费力在动物体内证实，由于种属差异，相关结果在人体内也时常出现偏差。

三维灌注培养在三维静态培养的基础上引入灌注携氧培养基的方法模拟血液循环系统，能够及时的移除代谢产物、提供新鲜营养物质，维持培养体系(例如PH、氧气、葡萄糖以及生长因子的)的稳态。三维灌注培养保留了与体内类似的细胞与细胞及外基质的相互连接，更能反映体内的生理状态，相关实验结果能够与体内实验结果一致，同时又能体现细胞培养的直观性及条件可控性，将传统二维细胞培养与动物实验模型相结合，为进一步研究体内细胞正常特征提供了良好的实验平台，可以用于研究组织的病理和生理过程，测试药物毒性和有效性、评估生物材料安全性等等。灌注培养还能够提供可控的支架强度、机械性能、剪切力、模拟流体动力学效应，能够增强细胞功能，有效增加组织扩散能力。此外，携氧培养基能够消除培养组织大小限制，扩大细胞培养规模，能够为再生医学的临床应用提供大量的种子细胞，同时减少人力、物力和试剂的消耗。

目前三维灌注培养系统无成熟商品，多由实验室自行设计，未进行系统整合。大多将蠕动泵、氧合器、培养瓶、输送管道简单组装而成。许多研究则根据实验需求对生物反应器进行了设计以适用于不同组织工程支架，如水凝胶、微流体、骨支架、聚合物支架的培养，或者设计一些可以提供生物力学信息的生物反应器，少部分研究对培养系统的氧合部分进行了设计。这些三维灌注培养系统结构复杂、影响因素多、难消毒、易污染，制作工艺复杂难以推广，极大地限制了三维灌注培养的应用。

实用新型内容

本实用新型针对目前的三维灌注培养系统的缺点，采用集成化、模块化设计，将系统分为生物反应器模块、氧合模块、动力模块、换液模块。各模块可以独立包装，并使用环氧乙烷灭菌，进行细胞培养时将各模块简单连接即可，减少操作步骤及可能的污染环节，各模块的壳体均通过3D打印制作而成，因此本实用新型易于制作，结构合理、易消毒、污染少、制作成本低、稳定性高、易于扩展并且操作简单，值得推广使用。

本实用新型的技术解决方案如下：本实用新型为一种模块化三维灌注细胞培养系统，其特殊之处在于：所述培养系统包括换液模块、生物反应器模块、氧合模块和动力模块，生物反应器模块包括生物反应器，生物反应器内设置有接口，接口与再细胞化支架连接，换液模块通过三通接头分别与生物反应器和动力模块连通，氧合模块包括壳体，壳体内包括依次连通的气泡过滤器、膜式氧合器和空气过滤器，接口与气泡过滤器连通，膜式氧合器和空气过滤器分别与动力模块连通。

优选的，换液模块由长方体壳体构成，长方体壳体内部呈倒锥形，底部正中装有深紫外LED灯，换液模块通过硅胶软管与生物反应器连通，硅胶软管一端通过硅胶软管接头插入换液模块中，另一端接三通接头，三通接头的另外两端分别通过硅胶软管与生物反应器和动力模块连通。