CN112391286A - 一种用于接种细胞的多孔支架灌流装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于接种细胞的多孔支架灌流装置，包括底座，所述底座有两列三排六个圆盘凹槽和方形凹槽，用于支撑灌流小室，灌流小室由接种室和灌流盖组成，接种室可由实验室常见通用细胞培养耗材培养皿、六孔板构成，灌流盖通过3D打印浇注成型技术制备而成，其型腔中心有凹槽，可固定多孔支架材料，独特的物理型腔可使流夜最大程度均匀剪切多孔支架中的种子细胞，并刺激其生长，且灌流盖顶端有进出流液两孔，两孔通过变向接头与橡胶管连接，所述灌流小室可通过三通接头的两端与其它并排灌流小室连接，形成最多六个同步并联实验，也可形成实验组、对照组同步实验，该装置结构巧妙，操作简单，通用性强，流速可控，极大提高了实验效率。
Description
技术领域
本发明属于细胞力学和生物学领域，具体为一种用于接种细胞的多孔支架灌流装置。
背景技术
在临床治疗中，有许多疾病不能通过平常的化学药物和物理疗法进行治疗，如白血病患者就需要骨髓的移植才能从根本上治疗，而且需要应运干细胞培养产生出骨髓造血干细胞；再如创伤或退行性疾病等引起的骨软骨组织很难再生，而且对其有效解决的办法还存在很多弊端。
组织工程学的提出、建立和发展，不但为修复、替代或再生缺损组织提出了可靠的方法。组织工程支架作为细胞移植的场所和组织再生的模板，具有独特的优势，不仅可以模拟人体内部细胞生长的微观环境，而且适用范围广，可以对构建骨、软骨、皮肤等结构性组织有较好效果。
生物支架可适用于细胞的立体培养，为其提供良好的生存环境。生物反应器中细胞的刺激是生物力学和再生医学领域研究的关键领域，它可以创造一个类似于体内环境的三维空间来增殖培养***中难以培养的高质量细胞。将细胞组织工程和体外灌流培养技术有机结合是体外培养组织细胞的关键技术。
目前的体外灌流装置多以培养细胞为主，对接种有细胞的多孔支架灌流装置所述甚少；装置是基于自身实验所需设计而成，只解决其特定问题，不适合大量以细胞力学为基础的研究；装置的灌流部件尺寸不一、组件较多、装配繁琐，对实验环境要求较高。
发明内容
本发明一种用于接种细胞的多孔支架灌流装置，对传统体外灌流装置进行了改良升级，基于实验室常见通用细胞培养耗材培养皿和六孔板，结合特定的生物支架材料形状，利用逆向工程设计出合理的模具，使用3D打印浇注成型技术制备出密封性较好的密封盖，辅以蠕动驱动器、橡胶管、储液瓶、三通接头、变向接头等搭建起用于细胞组织工程的体外灌流装置，其底部采用独特的流场坡，专门用于灌流培养多孔支架中的种子细胞，达到细胞刺激生长的目的。该装置具有操作简单、安装拆卸方便、可个性化搭配、实用性强等特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于接种细胞的多孔支架灌流装置，包括底座，所述底座有两列三排六个圆盘凹槽，用于支撑灌流室，灌流室由接种室和灌流盖组成，接种室可由实验室常见通用细胞培养耗材培养皿和六孔板构成，灌流盖通过3D打印浇注成型技术制备而成，其型腔中心有凹槽，可固定多孔支架材料，底面独特的流场坡使流夜最大程度均匀剪切多孔支架中的种子细胞，并刺激其生长，且灌流盖顶端有进出两孔，两孔通过变向接头与橡胶管连接，所述橡胶管通过三通接头的两端与同排灌流小室连接，非同排灌流小室通过三通接头并联连接，可形成最多六个同步并联实验，也可形成实验组、对照组同步实验，所述底座有螺纹孔，配合定位板固定灌流小室；该装置结构巧妙，操作简单，通用性强，流速可控，极大提高了实验效率。
本发明的有益效果是：本发明结构新颖，操作简单，接种室可由实验室常见通用细胞培养耗材培养皿和六孔板搭建，使装置的核心部件具有统一尺寸；灌流盖采用加成型硅胶材料制成，在确保灌流小室密封性的同时减少了装置的部件，其底部独特的物理结构，可以产生较理想的流场，从而实现细胞所需的物理环境；三通接头可实现各灌流小室同步灌流，可进行大量以接种有细胞的多孔支架为基础的研究。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明图1中A-A的剖视图。
图3为本发明图1中灌流小室放大装配截面图。
图4为本发明图1中灌流盖的放大俯视图。
具体实施方式
一种用于接种细胞的多孔支架灌流装置，包括底座1，其特征在于，底座1上表面的两边有两列三排六个圆盘凹槽，可支撑培养皿类型的灌流小室，中间有方形凹槽，四角有卡槽，可用于支撑六孔板类型的灌流小室，灌流小室由接种室和灌流盖组成，接种室可由实验室常见通用细胞培养耗材培养皿和六孔板搭建，灌流盖41的进液孔插有变向接头95，出口端与橡胶管84连接，灌流盖43的进液孔插有变向接头97，出口端与橡胶管85连接，橡胶管84和橡胶管85通过三通接头101的两端连接，灌流盖42的进液孔插有变向接头91，出口端与橡胶管86连接，灌流盖44的进液孔插有变向接头93，出口端与橡胶管87 连接，橡胶管86和橡胶管87通过三通接头102的两端连接，三通接头101的另一端与橡胶管82连接，三通接头102的另一端与橡胶管83连接，橡胶管82和橡胶管83通过三通接头100的两端连接，三通接头100的另一端与主路橡胶管81的一端连接，主路橡胶管81的另一端与储液瓶7的入口连接，主路橡胶管81的管壁***蠕动驱动器6中。
所述灌流盖41的出液孔插有变向接头96，变向接头96与三通接头102的一端通过橡胶圈110连接，灌流盖42的出液孔插有变向接头92，变向接头92与三通接头102的一端通过橡胶管88连接，灌流盖43 的出液孔插有变向接头98，变向接头98与三通接头103的一端通过橡胶圈111连接，灌流盖44的出液孔插有变向接头94，变向接头94与三通接头103的一端通过橡胶管89连接。
所述三通接头102与橡胶管90的一端连接，三通接头103与橡胶管91的一端连接，橡胶管90的另一端和橡胶管91的另一端通过三通接头104连接，三通接头104的另一端通过橡胶管92与储液瓶7的出口连接。
所述灌流盖41属于加成型硅胶材料，由3D打印成型浇注技术制备，具体为：采用逆向工程方法，根据生物支架的物理尺寸设计出合理的模具，采用加成型硅胶原液浇注法成型。
所述灌流盖41的顶部有进液孔和出液孔，底部中间有凹槽，用于固定生物支架，底部有独特的流场坡，底部独特的流场坡使流夜充分均匀剪切多孔支架中种子细胞，并刺激其生长。进口壁面为渐缩型壁面，其优点在于可以产生较理想的流场，且有缓冲液体的作用；出口壁面为渐扩型壁面，其优点在于液体缓冲流出。
工作时，将接种有细胞的多孔支架材料8放入接种室中，将灌流盖塞入其中，用定位板21和定位板22压住灌流小室，储液瓶7装有细胞培养液，蠕动驱动器6提供动力源，将细胞培养液从储液瓶7 入口泵出，流经主路橡胶管81，主路橡胶管81与三通接头100的一端连接，进行流液分流，三通接头100 的另外两端分别与橡胶管82和橡胶管83的一端连接，分流后的液体分别流经橡胶管82和橡胶管83，橡胶管82的另一端与三通接头101的一端连接，橡胶管83的另一端与三通接头102的一端连接，流液通过三通接头101和三通接头102进行二次分流，分流后的一支流液通过与三通接头101的另外两端连接的橡胶管84和橡胶管85分别流到灌流小室41和灌流小室43的入口处，灌流小室41和灌流小室43入口处分别插有变向接头95和变向接头98，使流液流入灌流小室中，流经接种有细胞的多孔支架中，刺激细胞生长。同理，分流后的另一支流液通过与三通接头102的另外两端连接的橡胶管86和橡胶管87分别流到灌流小室42和灌流小室44的入口处，灌流小室42和灌流小室44入口插有变向接头91和变向接头94，使流液流入灌流小室中，流经接种有细胞的多孔支架中，刺激细胞生长。流液一支从三通接头102、橡胶管 88汇流，另一支从三通接头103、橡胶管89汇流，汇流后的流液流经橡胶管90和橡胶管91，并在三通接头104处进行二次汇流，最后通过橡胶管92流入储液瓶7中，上诉为一个循环过程。
此处所述的是四个灌流小室同步灌流，另外两个灌流小室形成实验对照组，也可以六个灌流小室同步灌流，方法和原理与上诉一样。
此处所述的接种室是使用的实验室通用耗材培养皿，也可以使用实验室通用耗材六孔板，方法与原理与上诉一样。
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和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种用于接种细胞的多孔支架灌流装置，包括底座(1)，其特征在于，底座(1)上表面的两边有两列三排六个圆盘凹槽，中间有方形凹槽，用于支撑灌流小室，灌流小室由接种室和灌流盖组成，灌流盖(41)的进液孔插有变向接头(95)，出口端与橡胶管(84)连接，灌流盖(43)的进液孔插有变向接头(97)，出口端与橡胶管(85)连接，橡胶管(84)和橡胶管(85)通过三通接头(101)的两端连接，灌流盖(42)的进液孔插有变向接头(91)，出口端与橡胶管(86)连接，灌流盖(44)的进液孔插有变向接头(93)，出口端与橡胶管(87)连接，橡胶管(86)和橡胶管(87)通过三通接头(102)的两端连接，三通接头(101)的另一端与橡胶管(82)连接，三通接头(102)的另一端与橡胶管(83)连接，橡胶管(82)和橡胶管(83)通过三通接头(100)的两端连接，三通接头(100)的另一端与主路橡胶管(81)的一端连接，主路橡胶管(81)的另一端与储液瓶(7)的入口连接。
所述灌流盖(41)的出液孔插有变向接头(96)，变向接头(96)与三通接头(102)的一端通过橡胶圈(110)连接，灌流盖(42)的出液孔插有变向接头(92)，变向接头(92)与三通接头(102)的一端通过橡胶管(88)连接，灌流盖(43)的出液孔插有变向接头(98)，变向接头(98)与三通接头(103)的一端通过橡胶圈(111)连接，灌流盖(44)的出液孔插有变向接头(94)，变向接头(94)与三通接头(103)的一端通过橡胶管(89)连接。
所述三通接头(102)与橡胶管(90)的一端连接，三通接头(103)与橡胶管(91)的一端连接，橡胶管(90)的另一端和橡胶管(91)的另一端通过三通接头(104)连接，三通接头(104)的另一端通过橡胶管(92)与储液瓶(7)的出口连接。
2.根据权利要求1所述的用于接种细胞的多孔支架灌流装置，其特征在于：底座(1)上表面有两列三排六个圆盘凹槽，可支撑培养皿类型的接种室，底座上表面中间有方形凹槽，四角有卡槽，可用于支撑六孔板类型的接种室，能实现最多六个同步并联实验，也可形成实验组和对照组同步实验，其中，灌流盖(45)和灌流盖(46)为对照组灌流盖。
3.根据权利要求1所述的用于接种细胞的多孔支架灌流装置，其特征在于：所述装置允许多个通道同时进行实验，采用三通接头，可以使同排灌流小室并联连接，与非同排的灌流小室并联连接。
4.根据权利要求1所述的用于接种细胞的多孔支架灌流装置，其特征在于：所述灌流盖(41)采用加成型硅胶材料，可由3D打印浇注成型技术制备，其材料属性保证了灌流小室的密封性。
5.根据权利要求1所述的用于接种细胞的多孔支架灌流装置，其特征在于：所述灌流盖(41)可以根据不同支架的形状形成不同的中央型腔，例如：方体型、柱体型、椎体型和非对称结构体型。
6.根据权利要求1所述的用于接种细胞的多孔支架灌流装置，其特征在于：所述灌流盖的(41)型腔中间有凹槽，用于固定多孔支架材料，底面有独特的流场坡，型腔进口壁面为渐缩型，改变流体的流场，且有缓冲流液的作用，型腔出口壁面为渐扩型，有利于流液缓冲流出。
7.根据权利要求1所述的用于接种细胞的多孔支架灌流装置，其特征在于：变向接头(96)***灌流盖的进液孔和出液孔中，一端通向灌流盖的型腔，另一端与橡胶管连接。
8.根据权利要求1所述的用于接种细胞的多孔支架灌流装置，其特征在于：三通接头(91)的一端连接主路橡胶管，另外两端口连接分流管，用于液体分流，从而使流液均等的流入灌流小室。
9.根据权利要求1所述的用于接种细胞的多孔支架灌流装置，其特征在于：储液瓶(7)瓶口处有进出流液孔。
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