一種生物培養(yǎng)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種生物培養(yǎng)裝置，用于組織工程肺的培養(yǎng)，包括主容器、副容器和模擬呼吸裝置，主容器用于存儲(chǔ)組織培養(yǎng)液和生物材料，所述生物材料能夠在組織培養(yǎng)液內(nèi)進(jìn)行再細(xì)胞化培養(yǎng)，副容器用于存儲(chǔ)小氣道培養(yǎng)液，副容器通過第一導(dǎo)管與主容器連接形成閉合的氣道呼吸環(huán)路；模擬呼吸裝置通過第二導(dǎo)管連接至主容器，用于提供所述生物材料的模擬負(fù)壓通氣。本發(fā)明的生物培養(yǎng)裝置，操作簡單，能夠模擬胎兒肺發(fā)育的特點(diǎn)(血流灌注和液體通氣)，創(chuàng)造組織工程肺培育的培養(yǎng)發(fā)育環(huán)境和物理刺激環(huán)境，使去細(xì)胞支架在相似機(jī)械牽張力、類似于正常胎兒血循環(huán)、呼吸運(yùn)動(dòng)和胎兒肺生長發(fā)育的必要成分的模擬生理環(huán)境中進(jìn)行培養(yǎng)。
【專利說明】一種生物培養(yǎng)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及組織工程與再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種組織工程肺的生物培養(yǎng)裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002] 組織工程是指用工程科學(xué)和生命科學(xué)的原理和主法，制備組織和器官替代物，以 恢復(fù)、維持或改善人體組織、器官的功能，是一個(gè)發(fā)展迅速、意義深遠(yuǎn)的生物醫(yī)學(xué)工程應(yīng)用 領(lǐng)域。
[0003] 而目前存在的生物反應(yīng)器具有以下不足：1、操作繁瑣；2、能夠施加的影響因素單 一，距體內(nèi)的環(huán)境相去較遠(yuǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于提供一種生物培養(yǎng)裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，能 夠模擬胎兒肺發(fā)育的特點(diǎn)（血流灌注和液體通氣），創(chuàng)造組織工程肺培育的培養(yǎng)發(fā)育環(huán)境 和物理刺激環(huán)境。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0005] -種生物培養(yǎng)裝置，用于組織工程肺的培養(yǎng)，包括：
[0006] 主容器，用于存儲(chǔ)組織培養(yǎng)液和生物材料，所述生物材料能夠在所述組織培養(yǎng)液 內(nèi)進(jìn)行再細(xì)胞化培養(yǎng)；
[0007] 副容器，用于存儲(chǔ)小氣道培養(yǎng)液，所述副容器通過第一導(dǎo)管與所述主容器連接形 成閉合的氣道呼吸環(huán)路；
[0008] 模擬呼吸裝置，通過第二導(dǎo)管連接至所述主容器，用于提供所述生物材料的模擬 負(fù)壓通氣。
[0009] 進(jìn)一步地，所述的生物培養(yǎng)裝置還包括指壓泵，所述指壓泵的進(jìn)口通過第三導(dǎo)管 連接至所述主容器，所述指壓泵的出口通過第四導(dǎo)管也與所述主容器連接，所述指壓泵用 于向所述生物材料循環(huán)灌注所述組織培養(yǎng)液。
[0010] 進(jìn)一步地，所述第一導(dǎo)管上串聯(lián)有三通閥，其中，所述三通閥具有第一閥口、第二 閥口和第三閥口，所述第一閥口和第二閥口串聯(lián)在第一導(dǎo)管，所述第三閥口通過第五導(dǎo)管 連接至所述副容器。
[0011] 進(jìn)一步地，所述第一導(dǎo)管的下端置于所述副容器內(nèi)的液面之上，所述第五導(dǎo)管的 下端浸入在所述副容器內(nèi)的液面之下。
[0012] 進(jìn)一步地，所述第三導(dǎo)管和第四導(dǎo)管上均設(shè)置有閥門。
[0013] 進(jìn)一步地，所述的生物培養(yǎng)裝置還包括恒溫箱，所述主容器、副容器和指壓泵均置 于所述恒溫箱中。
[0014] 較優(yōu)地，所述生物材料為脫胞肺支架、上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞中的一種或多種。
[0015] 較優(yōu)地，所述模擬呼吸裝置為負(fù)壓呼吸機(jī)。
[0016] 進(jìn)一步地，所述模擬呼吸裝置提供的負(fù)壓為_9至-11厘米水柱。
[0017] 較優(yōu)地，所述主容器上還設(shè)置用于更換培養(yǎng)液的培養(yǎng)液更換口。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：
[0019] 本發(fā)明的生物培養(yǎng)裝置，操作簡單，能夠模擬胎兒肺發(fā)育的特點(diǎn)（血流灌注和液 體通氣），創(chuàng)造組織工程肺培育的培養(yǎng)發(fā)育環(huán)境和物理刺激環(huán)境，使去細(xì)胞支架在相似機(jī)械 牽張力、類似于正常胎兒血循環(huán)、呼吸運(yùn)動(dòng)和胎兒肺生長發(fā)育的必要成分的模擬生理環(huán)境 中進(jìn)行培養(yǎng)，滿足組織工程肺的模擬負(fù)壓通氣的要求，促進(jìn)肺上皮細(xì)胞的成活和分化，為組 織工程人工肺的構(gòu)建奠定了良好的基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的生物培養(yǎng)裝置一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 其中，
[0022] 1主容器；2副容器；3模擬呼吸裝置；4指壓泵；5第三導(dǎo)管；
[0023] 6第四導(dǎo)管；7第一導(dǎo)管；8第五導(dǎo)管；9第二導(dǎo)管；10培養(yǎng)液更換口；
[0024] 11組織工程肺。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面參考附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施例。在本發(fā)明的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描 述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其他附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng) 當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知 的部件或處理的表示和描述。
[0026] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0027] 參照圖1，本發(fā)明的生物培養(yǎng)裝置一實(shí)施例包括主容器1、副容器2和模擬呼吸裝 置3,主容器1和副容器2均為密閉容器，副容器2通過第一導(dǎo)管7與主容器1連接形成閉 合的氣道呼吸環(huán)路。主容器1用于存儲(chǔ)組織培養(yǎng)液和生物材料，生物材料能夠在所述組織 培養(yǎng)液內(nèi)進(jìn)行再細(xì)胞化培養(yǎng)，生物材料為脫胞肺支架、上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中的一種或多 種。副容器2用于存儲(chǔ)小氣道培養(yǎng)液（小氣道培養(yǎng)液，英文small airway growth medium, 簡稱SAGM)。
[0028] 本發(fā)明所用的組織培養(yǎng)液可以將本發(fā)明的生物材料進(jìn)行再細(xì)胞化培養(yǎng)，其可以 市售獲得，也可以自行配制，大致由細(xì)胞基礎(chǔ)培養(yǎng)基，血清替代物、非必需氨基酸、L-谷氨 酰胺、2-琉基乙醇、堿性成纖維生長因子主要組成，比如，組織培養(yǎng)液中DMEM/F12培養(yǎng)液 (SH30023.01B)占 75-80%，血清替代物（10828-028)占 15-20%，非必需氨基酸（10Mm)占 1.0-2. 0%，L-谷氨酰胺（200Mm)占1.0-3. 0%，2_琉基乙醇占1.0-2. 0%，堿性成纖維生長 因子（1〇μ g/ml)占 0· 1-0. 3%。
[0029] 所述小氣道培養(yǎng)液可以市售獲得（比如CC-3118SAGM BulletKit)，也可以自行配 制，由5%胎牛血清和350u/mlDNaseI主要組成。
[0030] 模擬呼吸裝置3通過第二導(dǎo)管9連接至主容器1，用于提供所述生物材料的模擬 負(fù)壓通氣。模擬呼吸裝置3為負(fù)壓呼吸機(jī)，模擬呼吸裝置3提供的負(fù)壓為-10厘米水柱 (cmH 20)，當(dāng)然也可以在-9至-11厘米水柱之間調(diào)整。
[0031] 作為一種可實(shí)施方式，生物培養(yǎng)裝置還包括指壓泵4 (指壓式蠕動(dòng)泵），指壓泵4的 進(jìn)口通過第三導(dǎo)管5連接至主容器1，指壓泵4的出口通過第四導(dǎo)管6也連接到主容器1， 指壓泵4用于向所述生物材料循環(huán)灌注組織培養(yǎng)液。設(shè)置指壓泵4,對生物材料循環(huán)灌注組 織培養(yǎng)液，進(jìn)一步提高了生物材料的營養(yǎng)吸收率。
[0032] 優(yōu)選地，第一導(dǎo)管7上串聯(lián)設(shè)置有三通閥（未示出），其中，三通閥具有第一閥口、 第二閥口和第三閥口，第一閥口和第二閥口串聯(lián)在第一導(dǎo)管7,第三閥口通過第五導(dǎo)管8連 接至副容器2,三通閥設(shè)置在圖中第一導(dǎo)管7和第五導(dǎo)管8的連接處，第一導(dǎo)管7的下端置 于副容器2內(nèi)的液面之上，第五導(dǎo)管8的下端浸入在副容器2內(nèi)的液面之下，在吸氣時(shí)相 時(shí)，肺膨脹伴隨著通過第五導(dǎo)管8從副容器2內(nèi)吸入小氣道培養(yǎng)液；在呼氣時(shí)相時(shí)，肺回縮 伴隨著通過第一導(dǎo)管7和第五導(dǎo)管8把培養(yǎng)液呼出到副容器2內(nèi)，也可單獨(dú)通過第一導(dǎo)管 7把培養(yǎng)液呼出到副容器2內(nèi)，或呼出的培養(yǎng)液通過第一導(dǎo)管7進(jìn)入三通閥，然后再從第五 導(dǎo)管8呼出到副容器2內(nèi)。設(shè)置三通閥，使得副容器2內(nèi)的小氣道培養(yǎng)液更加均勻，同時(shí)提 高了小氣道培養(yǎng)液的溶氧水平。
[0033] 作為一種可實(shí)施方式，第三導(dǎo)管5和第四導(dǎo)管6上均設(shè)置有閥門，亦即指壓泵4的 兩端都各自串聯(lián)一個(gè)所述閥門連接至主容器1。設(shè)置閥門，在對指壓泵4進(jìn)行更換或保養(yǎng)時(shí) 能夠保持主容器1的密閉性，不影響試驗(yàn)的繼續(xù)進(jìn)行，方便操作。
[0034] 主容器1上還設(shè)置用于更換培養(yǎng)液的培養(yǎng)液更換口 10,從而通過培養(yǎng)液更換口 10 更方便地添加或更換主容器1內(nèi)的培養(yǎng)液。
[0035] 使用時(shí)，主容器1、副容器2和指壓泵4均置于恒溫箱中，恒溫箱溫度控制在 36. 5°C -37. 5°C之間。脫胞肺支架置于主容器1內(nèi)，將種子細(xì)胞（例如上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞 等）分別注入到血管和氣道后形成組織工程肺11，指壓泵4在生理壓力下向脫胞肺支架循 環(huán)灌注組織培養(yǎng)液，模擬呼吸裝置3開始提供組織工程肺的模擬負(fù)壓通氣，模擬正常的肺 通氣。
[0036] 以上實(shí)施例的生物培養(yǎng)裝置，操作簡單，設(shè)計(jì)合理，能夠模擬胎兒肺發(fā)育的特 點(diǎn)一血流灌注和液體通氣，創(chuàng)造組織工程肺培育的培養(yǎng)發(fā)育環(huán)境和物理刺激環(huán)境。物理性 能測試結(jié)果顯示：肺動(dòng)脈血管環(huán)路（第三導(dǎo)管5和第四導(dǎo)管6形成的環(huán)路）灌注量誤差小， 指壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定；模擬呼吸裝置能夠提供負(fù)壓維持在-9至-1 lcmH20 (厘米水柱），能滿足提 供組織工程肺的模擬負(fù)壓通氣的要求，為組織工程人工肺的構(gòu)建奠定了良好的基礎(chǔ)。
[0037] 雖然已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求 所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本申請的范 圍不僅限于說明書所描述的過程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通 技術(shù)人員從本發(fā)明的公開內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實(shí) 施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來要被開發(fā)的過程、設(shè)備、 手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過程、設(shè)備、手 段、方法或者步驟。
【權(quán)利要求】
1. 一種生物培養(yǎng)裝置，用于組織工程肺的培養(yǎng)，其特征在于，包括： 主容器，用于存儲(chǔ)組織培養(yǎng)液和生物材料，所述生物材料能夠在所述組織培養(yǎng)液內(nèi)進(jìn) 行再細(xì)胞化培養(yǎng)； 副容器，用于存儲(chǔ)小氣道培養(yǎng)液，所述副容器通過第一導(dǎo)管與所述主容器連接形成閉 合的氣道呼吸環(huán)路； 模擬呼吸裝置，通過第二導(dǎo)管連接至所述主容器，用于提供所述生物材料的模擬負(fù)壓 通氣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物培養(yǎng)裝置，其特征在于： 還包括指壓泵，所述指壓泵的進(jìn)口通過第三導(dǎo)管連接至所述主容器，所述指壓泵的出 口通過第四導(dǎo)管也與所述主容器連接，所述指壓泵用于向所述生物材料循環(huán)灌注所述組織 培養(yǎng)液。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物培養(yǎng)裝置，其特征在于： 所述第一導(dǎo)管上串聯(lián)有三通閥，其中，所述三通閥具有第一閥口、第二閥口和第三閥 口，所述第一閥口和第二閥口串聯(lián)在第一導(dǎo)管，所述第三閥口通過第五導(dǎo)管連接至所述副 容器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物培養(yǎng)裝置，其特征在于： 所述第一導(dǎo)管的下端置于所述副容器內(nèi)的液面之上，所述第五導(dǎo)管的下端浸入在所述 副容器內(nèi)的液面之下。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物培養(yǎng)裝置，其特征在于： 所述第三導(dǎo)管和第四導(dǎo)管上均設(shè)置有閥門。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物培養(yǎng)裝置，其特征在于： 還包括恒溫箱，所述主容器、副容器和指壓泵均置于所述恒溫箱中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的生物培養(yǎng)裝置，其特征在于： 所述生物材料為脫胞肺支架、上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞中的一種或多種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的生物培養(yǎng)裝置，其特征在于： 所述模擬呼吸裝置為負(fù)壓呼吸機(jī)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的生物培養(yǎng)裝置，其特征在于： 所述模擬呼吸裝置提供的負(fù)壓為-9至-11厘米水柱。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的生物培養(yǎng)裝置，其特征在于： 所述主容器上還設(shè)置用于更換組織培養(yǎng)液的培養(yǎng)液更換口。
【文檔編號(hào)】C12M3/00GK104120083SQ201410371245
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】黑飛龍, 周伯頤, 羅富良, 陳蒙蒙, 王晨, 楊勝男, 龍村 申請人:中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外心血管病醫(yī)院