[发明专利]一种适用于太空环境的细胞悬浮培养单元

说明书

本发明公开一种适用于太空环境的细胞悬浮培养单元，所述细胞悬浮培养单元包括培养室和分别与所述培养室连通的且分别独立设置的进液口和出液口，其中，培养单元腔体被胶原蛋白包被成电荷中性，防止细胞贴壁，所述培养室被培养基完全充满以形成全封闭结构，只留进液口和出液口，进液口可以在灌注细胞悬液至培养室后，在上游切换为新鲜培养基进行换液，并且在出液口设计了微柱阵列来阻止换液时细胞漏出，另外在换液后在进液口的上游和出液口的下游通过阀门控制开关，确保换液后培养室的封闭性。

技术领域

本发明涉及细胞工程技术领域，尤其涉及一种太空环境的细胞悬浮培养微流控装置。

背景技术

动物细胞培养是一种始于20世纪初，目前被生物和医学等领域广泛采用的方法。常用的动物细胞培养分为批次培养、补料批次培养、灌流培养等。其中灌流培养能使培养过程中的培养基不断被更新，及时满足细胞对营养的需求，同时能移除乳酸、铵离子等有害代谢产物。

细胞悬浮培养是一种在液体培养基里，培养单细胞及小细胞团的组织培养系统，是非贴壁依赖性细胞的一种培养方式。悬浮细胞生长不依赖支持物表面，在培养液中呈悬浮状态。悬浮培养一般应用于淋巴细胞或血液系统来源的细胞和部分植物细胞的培养，除此之外，还包括类器官和干细胞(正常干细胞和肿瘤干细胞)的培养，由于干细胞贴壁生长会促使其分化，而悬浮培养可以使得干细胞在特殊的培养基中维持其自我更新的能力。细胞悬浮培养在细胞生物学研究和细胞工业化生产中都是非常重要的。

研究表明空间微重力会对细胞的增殖、分化和基因表达产生影响，如微重力可以加速内皮前体细胞向血管细胞分化，会促使造血干细胞像中性粒细胞分化，也会增强间充质干细胞的增殖与分化。也有研究表明微重力会降低非小细胞肺癌干细胞的干性并促使其凋亡，这对于彻底治愈癌症具有重要的意义，但关于微重力对肿瘤干细胞的研究很少，且已有的研究也仅仅停留在微重力模拟实验，很难严格意义模拟空间的微重力环境。随着微卫星的快速发展，可以为空间生物学研究提供便捷又经济的研究平台，因此设计发明基于微小卫星的细胞悬浮培养装置具有重大的研究意义和商业价值。

中国专利申请CN108715809A公开了一种培养瓶及辅助装置。该培养瓶包括培养瓶体和与其配合的辅助运转装置，细胞培养瓶包括连接培养瓶各环的端盖，端盖上开有通气孔；两侧端盖上设置有螺纹接头，端盖内部含有灌流通道，可将细胞液用注射器通过螺纹接头注入灌流通道，沿瓶体灌流通道经支流通道输送至培养室。细胞培养瓶辅助装置包括机架、机架上的传动固定机构，传动固定结构包括限位支架，限位轮与机架共同限制太空微重力环境细胞培养瓶的位置，并通过计算机与中央控制器对微电机经皮带，驱动转轮进行转速控制驱动细胞培养瓶旋转。

该专利采用瓶体和机架的设计，培养体积大，且主要用于产业化，不适宜在微小卫星上和太空微重力环境下研发工作。空间环境属于低重力或失重的状态，液体不会正常处于培养室的低位，液滴会悬浮在空间中，上述设计也无法确保细胞的正常培养环境。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供一种细胞悬浮培养单元，具体是一种尤其适用于太空环境的细胞悬浮培养微流控装置，包括培养室和分别与所述培养室连通的且分别独立设置的进液口和出液口。其中，所述培养室被培养基完全充满以形成全封闭结构。

根据一种优选的实施方式，所述出液口设置有细胞截留微柱阵列以阻止所述培养室内的细胞随废液排出。

根据一种优选的实施方式，所述细胞截留微柱阵列的微柱间距为5μm。

根据一种优选的实施方式，所述培养室的内壁被胶原蛋白包被。

根据一种优选的实施方式，被胶原蛋白包被后的所述培养室的内壁呈电荷中性。

根据一种优选的实施方式，胶原蛋白包被后的所述培养室的内壁呈亲水性。

根据一种优选的实施方式，所述培养室由聚二甲基硅氧烷制成。