申请/专利权人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所

申请日：2018-09-21

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN109055216B

主分类号：C12M3/00

分类号：C12M3/00;C12M1/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2019.01.15#实质审查的生效;2018.12.21#公开

摘要：本发明公开了一种高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统，包括机壳本体、沿培养液输送方向依次设置在所述机壳本体内的培养液混合罐、蠕动泵、灌流培养室、废液贮藏室以及设置在所述机壳本体侧部且与所述培养液混合罐连通的纯净气源。本发明提供的系统可用于3D细胞、类组织、类器官的高通量动态培养，通过蠕动泵将富含气体的培养液输送至灌流培养区的高通量灌流培养板中，可自动化完成三维培养细胞、类组织、类器官的3D动态培养。本发明的高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统整个过程安全可靠、高效便捷，可满足不同领域研究人员三维培养的需求，符合生物材料学和细胞生物学的发展方向，具有很好的推广应用价值。

主权项：1.一种高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统，其特征在于，包括机壳本体、沿培养液输送方向依次设置在所述机壳本体内的培养液混合罐、蠕动泵、灌流培养室、废液贮藏室以及设置在所述机壳本体侧部且与所述培养液混合罐连通的纯净气源；所述纯净气源包括气瓶及通过进气管路与其连通的气体混合净化装置；所述灌流培养室的下部设置有第一控温模块，其上部设置有多个培养板凹槽，所述培养板凹槽内配合设置有高通量灌流培养板；所述高通量灌流培养板包括由下至上依次设置的高通量灌流培养液进液微流道板、高通量灌流培养液出液微流道板、高通量灌流培养中间板及高通量灌流培养板盖。

全文数据：高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统技术领域本发明涉及细胞生物学、组织工程与生物材料及生物技术领域，特别涉及一种高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统。背景技术细胞三维培养技术相对于传统的二维培养存在着诸多的优势，研究人员从代谢组学、蛋白表达、核酸水平上都证实了这一结论，类组织、类器官均属于3D细胞培养物，其在长期培养过程中形成组织、器官一些关键特性。在发育生物学、疾病病理学、细胞生物学、再生机制、精准医疗以及药物毒性和药效试验等多个应用领域应用潜力巨大，尤其的在药物筛选和肿瘤患者的精准治疗领域。如何高通量获得并培养3D细胞、类组织及类器官是困扰着研究者的难题，细胞3D培养的灌流培养模型是目前应用较多的有利于三维细胞培养物培养方式，但目前灌流培养通量均较低，难以满足使用要求。因此有必要研发一种用于3D细胞、类组织、类器官的高通量3D灌流动态培养系统。发明内容本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统，包括机壳本体、沿培养液输送方向依次设置在所述机壳本体内的培养液混合罐、蠕动泵、灌流培养室、废液贮藏室以及设置在所述机壳本体侧部且与所述培养液混合罐连通的纯净气源。优选的是，所述纯净气源包括气瓶及通过进气管路与其连通的气体混合净化装置。优选的是，所述培养液混合罐设置在所述机壳本体左前部，其一端通过出气管路与所述气体净化装置连通，另一端通过培养液进料管路连通至所述灌流培养室。优选的是，所述蠕动泵设置在所述培养液进料管路上，且布置在所述机壳本体左后部，以将所述培养液混合罐中的培养液泵入所述灌流培养室。优选的是，所述灌流培养室设置在所述机壳本体中部，其出料端通过废液出料管路连通至所述废液贮藏室。优选的是，所述灌流培养室的下部设置有第一控温模块，其上部设置有多个培养板凹槽，所述培养板凹槽内配合设置有高通量灌流培养板。优选的是，所述废液贮藏室设置在所述机壳本体右部，其下部设置有第二控温模块。优选的是，所述高通量灌流培养板的两侧分别设置有用于与所述培养液进料管路和废液出料管路连接的第一鲁尔接头和第二鲁尔接头。优选的是，所述高通量灌流培养板包括由下至上依次设置的高通量灌流培养液进液微流道板、高通量灌流培养液出液微流道板、高通量灌流培养中间板及高通量灌流培养板盖。优选的是，所述机壳本体上设置有掀盖，所述掀盖上设置有透明观察窗，所述机壳本体上还设置有触控屏和电源按钮。本发明的有益效果是：本发明提供的系统可用于3D细胞、类组织、类器官的高通量动态培养，通过蠕动泵将富含气体的培养液输送至灌流培养区的高通量灌流培养板中，可自动化完成三维培养细胞、类组织、类器官的3D动态培养；能避免传统培养系统中因三维培养支架的尺度过大造成三维支架中心的细胞和支架边沿的细胞由于传质不均匀因素造成研究模型不科学的问题，本发明的高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统整个过程安全可靠、高效便捷，可满足不同领域研究人员三维培养的需求，符合生物材料学和细胞生物学的发展方向，具有很好的推广应用价值。附图说明图1为本发明的高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统的结构示意图；图2为本发明的高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统的俯视示意图；图3为本发明的高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统的机壳本体的结构示意图；图4为本发明的高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统的高通量灌流培养板的分解示意图。附图标记说明：01掀盖；02透明观察窗；03进气管路；04气体混合净化装置；05气瓶；06蠕动泵；07高通量灌流培养板；08培养液混合罐；09触控屏；10电源按钮；11培养液进料管路；12掀盖把手；13第一控温模块；14废液贮藏室；15废液出料管路；16第二控温模块；17高通量灌流培养板盖；18高通量灌流培养中间板；19高通量灌流培养液出液微流道板；20高通量灌流培养液进液微流道板；30机壳本体；31—灌流培养室；32出气管路。具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。如图1-4所示，本实施例的一种高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统，包括机壳本体30、沿培养液输送方向依次设置在机壳本体30内的培养液混合罐08、蠕动泵06、灌流培养室31、废液贮藏室14以及设置在机壳本体30侧部且与培养液混合罐08连通的纯净气源。其中，机壳本体30上设置有掀盖01，掀盖01上设置有透明观察窗02，掀盖01上还设置有掀盖把手12，机壳本体30上还设置有触控屏09和电源按钮10。纯净气源包括气瓶05及通过进气管路03与其连通的气体混合净化装置04。气体混合净化装置04可实现多种气体进行的混合及其比例的控制，并能对气体进行洁净处理。纯净气源能保证细胞、类组织、类器官3D灌流培养的气体环境，通过纯净气源还能控制气体组分。机壳本体30内分区形成培养液混合区、蠕动泵06区、灌流培养区和废液贮藏区，以分别设置上述培养液混合罐08、蠕动泵06、灌流培养室31和废液贮藏室14。气瓶05中的气体经气体净化装置进行洁净处理后输送至培养液混合罐08，与其中的培养液混合，为灌流培养室31提供富含气体的培养液；在蠕动泵06的作用下，培养液混合罐08中的培养液泵入灌流培养室31，之后再进一步输送至废液贮藏室14。其中，培养液混合罐08设置在机壳本体30左前部，其一端通过出气管路32与气体净化装置连通，另一端通过培养液进料管路11连通至灌流培养室31。其中，蠕动泵06设置在培养液进料管路11上，且布置在机壳本体30左后部，其进料口连接培养液混合罐08，出料口连接灌流培养室31的高通量灌流培养板07。蠕动泵06可精确控制培养液的灌流速率，将培养液混合罐08中的培养液泵到灌流培养室31，进而驱动到废液室。其中，灌流培养室31设置在机壳本体30中部，其出料端通过废液出料管路15连通至废液贮藏室14。灌流培养室31的下部设置有第一控温模块13，可精确控制细胞、类组织、类器官的培养温度至37℃；其上部设置有多个培养板凹槽，培养板凹槽内配合设置有高通量灌流培养板07。其中，废液贮藏室14设置在机壳本体30右部，其下部设置有第二控温模块16，可将培养区流出的废液4℃低温保存。每块培养板采用微流设计64通道，培养液进液微流道与出液微流道分别处于培养板不同高度，不同培养板两侧设置鲁尔接头母端，方便进料管路与出料管路的连接。在一种实施例中，高通量灌流培养板07的两侧分别设置有用于与培养液进料管路11和废液出料管路15连接的第一鲁尔接头和第二鲁尔接头图中未画出。参照图4，高通量灌流培养板07包括由下至上依次设置的高通量灌流培养液进液微流道板20、高通量灌流培养液出液微流道板19、高通量灌流培养中间板18及高通量灌流培养板盖17。使用时，3D培养的细胞、类组织、类器官放置在高通量灌流培养区的高通量灌流培养板07内，并通过触控屏09对第一温控模块进行控制，以进行培养温度的控制，满足细胞培养的温度。富含气体的培养液为培养的3D细胞、类组织、类器官培养提供气体环境及营养。培养后的培养液经废液出料管路15输送至废液贮藏室14，并通过废液贮藏室14的第二温控模块实现低温保存。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

权利要求：1.一种高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统，其特征在于，包括机壳本体、沿培养液输送方向依次设置在所述机壳本体内的培养液混合罐、蠕动泵、灌流培养室、废液贮藏室以及设置在所述机壳本体侧部且与所述培养液混合罐连通的纯净气源。2.根据权利要求1所述的高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统，其特征在于，所述纯净气源包括气瓶及通过进气管路与其连通的气体混合净化装置。3.根据权利要求2所述的高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统，其特征在于，所述培养液混合罐设置在所述机壳本体左前部，其一端通过出气管路与所述气体净化装置连通，另一端通过培养液进料管路连通至所述灌流培养室。4.根据权利要求1所述的高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统，其特征在于，所述蠕动泵设置在所述培养液进料管路上，且布置在所述机壳本体左后部，以将所述培养液混合罐中的培养液泵入所述灌流培养室。5.根据权利要求4所述的高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统，其特征在于，所述灌流培养室设置在所述机壳本体中部，其出料端通过废液出料管路连通至所述废液贮藏室。6.根据权利要求5所述的高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统，其特征在于，所述灌流培养室的下部设置有第一控温模块，其上部设置有多个培养板凹槽，所述培养板凹槽内配合设置有高通量灌流培养板。7.根据权利要求1所述的高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统，其特征在于，所述废液贮藏室设置在所述机壳本体右部，其下部设置有第二控温模块。8.根据权利要求6所述的高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统，其特征在于，所述高通量灌流培养板的两侧分别设置有用于与所述培养液进料管路和废液出料管路连接的第一鲁尔接头和第二鲁尔接头。9.根据权利要求6所述的高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统，其特征在于，所述高通量灌流培养板包括由下至上依次设置的高通量灌流培养液进液微流道板、高通量灌流培养液出液微流道板、高通量灌流培养中间板及高通量灌流培养板盖。10.根据权利要求1所述的高通量3D细胞、类组织及类器官动态培养系统，其特征在于，所述机壳本体上设置有掀盖，所述掀盖上设置有透明观察窗，所述机壳本体上还设置有触控屏和电源按钮。

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