[发明专利]一种生物细胞培养装置及方法

说明书

本发明公开了一种生物细胞培养装置及方法，包括上培养腔、下培养腔以及微纳米材料层；所述下培养腔的壁上设置有卡槽，上培养腔的下端通过卡槽与下培养腔连接，微纳米材料层夹在上培养腔和下培养腔之间，使用时，细胞培养在微纳米材料层的上下表面，上培养腔和下培养腔中填充有细胞相容性水凝胶。本发明既为细胞提供了三维的生长空间，也能兼容现有各种检测技术，还能通过调节上下培养腔水凝胶的成分，模拟出极性的细胞生存环境，用于研究上皮类细胞、神经细胞的极化过程与机理。

技术领域

本发明涉及三维细胞培养领域，具体涉及一种生物细胞培养装置及方法。

背景技术

细胞与细胞外基质的相互作用，对于细胞的生物学行为具有重要的调控作用。研究生物材料的各种物理性质(包括表面微纳米结构、弹性、硬度等参数)在组织工程领域具有重要的意义。当前的细胞培养方法主要包括二维细胞培养法和三维细胞培养方法。大量研究已经表明，三维细胞培养方法能更真实地模拟细胞在体生存环境，是研究细胞与细胞外基质相互作用的重要研究手段。然而，当前大多数细胞检测评估技术大多是基于二维平面细胞培养方法而建立的，如显微成像技术、电生理参数的检测技术等，这些成熟检测技术很难直接应用于三维细胞培养体系，严重地限制了三维细胞培养方法在细胞-材料相互作用领域的广泛应用。尤其在微纳米纤维支架材料、薄膜材料、多孔支架等材料上细胞生长特性的研究中，现有的细胞培养技术与检测方法的匹配性差。因此，如何研制一种新型细胞培养装置，既能实现三维细胞培养，又能兼容当前大多数细胞检测技术，具有重要的研究意义和广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物细胞培养装置及方法，解决当前三维细胞培养方法与现有检测技术不兼容的难题，本发明既为细胞提供了三维的生长空间，也能直接兼容现有各种检测技术。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种生物细胞培养装置，包括上培养腔、下培养腔以及微纳米材料层；所述下培养腔的壁上设置有卡槽，上培养腔的下端通过卡槽与下培养腔连接，微纳米材料层夹在上培养腔和下培养腔之间，使用时，细胞培养在微纳米材料层的上表面，上培养腔和下培养腔中填充有细胞相容性水凝胶。

进一步地，所述微纳米材料层为具有生物相容性的微纳米纤维、纳米线或纳米片层粉末。

进一步地，所述微纳米材料层的厚度为100纳米至10微米。

进一步地，所述上培养腔和下培养腔的材质均为细胞相容性材料。

进一步地，所述上培养腔和下培养腔均为空心圆柱，下培养腔与上培养腔连接的一端设置有环形卡槽，上培养腔的下端通过环形卡槽与下培养腔连接，所述微纳米材料层夹在上培养腔与下培养腔中间。

一种生物细胞培养方法，首先，将下培养腔填充细胞相容性水凝胶，并确保水凝胶的上表面保持水平，待下培养腔中的水凝胶凝固后，将微纳米材料层平铺于下培养腔的上表面，然后再将上培养腔组装固定，将待研究细胞培养于微纳米材料层的表面，然后向上培养腔中填充细胞相容性水凝胶，至此，细胞既能与微纳米材料层及上培养腔的水凝胶直接作用，也能透过微纳米材料层的微纳米孔隙接触到下培养腔的水凝胶，因此细胞处于一种三维的生存环境，同时与微纳米材料层保持在同一水平面，以便后续形貌观察及染色分析。

进一步地，通过调节上培养腔和下培养腔中水凝胶的成分，能够模拟出极性的细胞生存环境，用于研究上皮类细胞、神经细胞的极化过程与机理。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：