細胞共培養裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種細胞共培養裝置，它包括底座、培養基攪動組件、內盛有培養基的培養皿和多個容置細胞的移動細胞培養室，多個移動細胞培養室可移動地安裝在培養皿內，移動細胞培養室上設置有其內細胞不能通過并且非細胞可通過的通透膜，移動細胞培養室通過通透膜與培養皿相隔，培養基攪動組件安裝在底座上，并且培養基攪動組件上的旋轉體伸入培養皿中以便當旋轉體旋轉時攪動培養皿內的培養基使移動細胞培養室內的細胞分泌物傳送到相應的移動細胞培養室內的靶細胞上。本實用新型不僅能夠將更多細胞共培養，避免不同細胞之間的交叉污染，易于觀察及收獲細胞，而且能夠在共培養過程中容易分離特定目的的細胞以便后續實驗，并且能夠模擬體內細胞的生長環境。
【專利說明】細胞共培養裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種細胞共培養裝置，屬于生物【技術領域】，它有助于細胞生物學和生物醫學等方面對細胞間在共同生長環境下的相互作用與相互關系的研宄。
【背景技術】
[0002]目前，腫瘤微環境是近年來提出的新概念，它由腫瘤細胞、細胞外基質(extracellular matrix,ECM)以及許多基質細胞組成，包括成纖維細胞、免疫和炎性細胞、脂肪細胞、平滑肌細胞以及血管內皮細胞等，是一個復雜的綜合系統。研宄表明，腫瘤能夠誘導局部微環境的改變從而有利于其自身發展。微環境內各種細胞與腫瘤細胞相互作用，在其周圍產生大量的細胞因子、趨化因子、基質降解酶等，從而形成一個龐大而復雜的網絡。越來越多的研宄證實，腫瘤的發生、發展、轉歸及生物學行為與其所處的微環境狀態密不可分。
[0003]目前，研宄腫瘤微環境已成為防治腫瘤的新方向，亦為腫瘤患者帶來了新的曙光。然而，腫瘤微環境研宄模型尚不成熟可能是阻礙解決這一難題的主要原因，因此，建立理想的腫瘤微環境模型顯得極為迫切和重要。
[0004]細胞培養是生物學及醫學領域的重要技術，單種細胞的培養形式是目前應用最為廣泛的培養形式。這種培養方式具有以下優點:可直接觀察活細胞的形態結構和生命活動、研宄基因及蛋白的表達以及在不同處理因素作用下發生的變化及其機制、易于提供大量生物性狀相似的實驗對象以及耗資少等。缺點是缺乏腫瘤細胞與腫瘤細胞、腫瘤細胞與正常細胞之間、細胞與細胞周圍基質之間的交互作用，無法實現多種細胞之間的交流，也就是說無法準確地模擬細胞在體內的真實環境，然而這種體內環境對細胞生長、增殖、迀徙等生物學特性都極為重要。
[0005]為了能夠建立更類似于體內環境的培養體系，盡可能使體外環境與體內環境相吻合，從而使細胞間能相互溝通信息，相互支撐生長增殖，20世紀80年代后期，人們在原有單種細胞培養技術的基礎上開發出了細胞共培養技術。細胞共培養技術是將2種或2種以上的細胞共同培養于同一環境中的技術，由于其具有更好反映體內環境的優點，所以這種方法被越來越廣泛地應用于現代細胞學的研宄中。按照共培養方式的不同，細胞共培養又可分為直接共培養和非直接共培養。直接共培養是指將不同細胞直接接種在同一培養容器中，使得不同的細胞彼此直接接觸。直接共培養的缺點是難以清楚地觀察不同種細胞的生長，并且難以分離特定的目的細胞用于后續的研宄。非直接共培養是將不同細胞培養在不同的載體上，再將所述載體置于同一培養環境中。市場上現有的非直接培養體系有Millipore公司的Millicell懸掛式小室和康寧(Corning)公司的Transwell共培養系統。這些商品化的共培養體系操作簡單，目前在研宄中得到廣泛應用。這些系統的缺點是只能進行二種細胞的共培養，無法實現多種細胞同時共培養，同時也無法實現體內微環境流動。此外，還有一種共培養方法就是采用條件培養基進行培養，也就是說，一種細胞經過一定的藥物或射線照射處理后，將其上清液移到另一株細胞中，這種方法消耗試劑耗材，同時也消耗研宄人員大量的工作時間，且操作繁瑣。
[0006]綜上所述，腫瘤的發生、發展通常是由多種細胞共同作用的結果，就以實體瘤胰腺導管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC)為例:其微環境組成極為豐富，有炎癥樣的間質反應、有排列紊亂的成纖維細胞和寬大膠原束、有聚集的免疫細胞、有增生的神經纖維和胰島、新生的血管、殘留的萎縮導管和腺泡等等，這些與胰腺導管腺癌細胞共同構成了 PDAC頗具特征的微環境。那么在這樣的微環境中，腫瘤細胞通過何種機制對其周圍環境進行改造，而周圍環境又通過何種機制促進腫瘤細胞行使各種生物學功能，何種細胞及因子參與了此重要過程以及如何利用這些細胞及因子對腫瘤細胞進行抑制等等有一些列的問題有待解決。因此，研宄人員迫切需要能夠同時將更多細胞納入到同一種培養環境中，并且能夠分別對各種細胞類型進行進一步研宄的共培養體系。另外，輻射旁效應的研宄是腫瘤放射治療研宄領域一非常重要的研宄方向，在實際研宄中我們不僅需要了解照射后對腫瘤細胞的作用，我們還必須了解在腫瘤細胞受到照射后對其周圍組織器官的影響又如何？
[0007]無論是化療還是生物治療要達到腫瘤部位，通常是借助血液、淋巴液及間質液等流體以對流或者擴散的方式傳向腫瘤靶細胞。也就是說，腫瘤內的微循環的流動在腫瘤治療中起著非常重要的作用。然而，現有的共培養技術沒有能夠實現此項功能，許多專利在此項工作都未設及，如專利申請號:201310093587.0，一種間隙可調的雙層細胞共培養裝置；專利申請號:201210370447.9，細胞培養裝置；專利申請號:201110242023.X，多種細胞共培養支架。另外上述各類專利都存在一些不足之處，如結構復雜、操作繁瑣等多處有待進一步改進之處。因此，開發能夠更好的模擬體內環境的理想的多細胞共培養體系顯得非常迫切和重要。
實用新型內容
[0008]本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種細胞共培養裝置，它不僅能夠將更多細胞共培養，使各種細胞分別生長于不同的培養室內，避免不同細胞之間的交叉污染，易于觀察及收獲細胞，而且能夠在共培養過程中容易分離特定目的的細胞以便后續實驗，并且能夠模擬體內細胞的生長環境。
[0009]為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是:一種細胞共培養裝置，它包括底座、培養基攪動組件、內盛有培養基的培養皿和多個容置細胞的移動細胞培養室，多個移動細胞培養室可移動地設置在培養皿內，移動細胞培養室上設置有其內細胞不能通過并且非細胞可通過的通透膜，移動細胞培養室通過通透膜與培養皿相隔，培養基攪動組件安裝在底座上，并且培養基攪動組件上的旋轉體伸入培養皿中以便當旋轉體旋轉時攪動培養皿內的培養基使移動細胞培養室內的細胞分泌物傳送到相應的移動細胞培養室內的靶細胞上。
[0010]進一步為了防止晃動使鋪在移動細胞培養室中的細胞發生聚團從而影響實驗結果，培養皿內設置有多道移動軌道，移動細胞培養室可移動地安裝在相對應的移動軌道上。
[0011]進一步，移動軌道以培養基攪動組件上的旋轉體為中心呈放射狀布置。
[0012]進一步提供了一種移動細胞培養室的結構以方便非細胞物質可以從側面進入移動細胞培養室或者從移動細胞培養室出去進行交流，所述的移動細胞培養室具有支架，支架上設置有側壁和底壁，側壁和底壁圍成一容置細胞的腔室，側壁由所述的通透膜制成。
[0013]進一步為了讓非細胞物質能從底部進入移動細胞培養室或者從底部移動細胞培養室出去進行交流實現其多方位交流，從而更接近體內環境，底壁也由通透膜制成，并且支架的底端設置有孔架，孔架的底端比底壁低，從而使孔架形成至少一個底部流動孔。
[0014]進一步一方面為了可以不用胰酶消化和吹打細胞，使細胞保持原有的形態二不受損傷，另一方便為了可以大大節省研宄人員的工作時間和需要處理所消耗的各類耗材，所述的孔架和支架之間設置有活動關節以便相對于支架移動孔架從而取下底壁。
[0015]進一步提供了一種培養基攪動組件的具體結構以便可以將培養皿中的培養基充分攪動，從而將細胞自分泌或旁分泌的細胞因子、趨化因子、基質降解酶等運送到相應靶細胞或靶點，進而模擬體內的微循環流，更能促進其生長并且模擬在體內的行為，所述的培養基攪動組件包括驅動件、轉軸和三葉槳，轉軸安裝在驅動件上以便驅動轉軸旋轉，三葉槳安裝在轉軸上，并且三葉槳位于培養皿內。
[0016]進一步，所述的三葉槳的外圍設置有中心管，中心管的管壁也由所述的通透膜制成。
[0017]進一步可以根據實驗要求設定時間和轉速從而調節培養皿中的培養基的流動，所述的驅動件為電機，電機上連接有電機控制器，電機控制器上設置有控制旋轉時間的時間控制開關和調節旋轉轉速的轉速控制開關。
[0018]進一步為了保證本細胞共培養裝置的穩定性，所述的底座的底部設置有多個吸盤。
[0019]采用了上述技術方案后，本實用新型具有以下的有益效果:
[0020]1、操作簡單易行；
[0021]2、細胞種類可以根據實驗要求進行調節；
[0022]3、共培養的細胞間不易交叉污染；
[0023]4、可以同時觀察到多種細胞的生長；
[0024]5、能夠同時實現兩種、三種、四種或更多種不同細胞的共培養，可以實現懸浮細胞、半懸浮細胞和貼壁細胞的多模式共培養；
[0025]6、根據實驗的研宄內容不同選擇底部不同材料的培養小室培養細胞，以便后續研宄(如電鏡觀察、共聚焦、細胞流式、免疫組化等)；
[0026]7、可以根據實驗需要將其中的一種或二種細胞取出，進而進行相關的后續操作；
[0027]8、模擬體內細胞周圍微循環流動將藥物、細胞因子、抗體等快速傳送到靶胞，因此能夠更為準確地模擬體內細胞生長環境。
[0028]9、設計靈活性較大，可以按需要將多個本實用新型裝置平行放于同一個培養容器中。所述多個本實用新型裝置可以各自為不同尺寸，不同形狀、也可以各自不同材質；
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1為本實用新型的細胞共培養裝置的結構示意圖；
[0030]圖2為本實用新型的移動細胞培養室的具體結構圖；
[0031]圖3為本實用新型的底座的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]為了使本實用新型的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0033]如圖1?3所示，一種細胞共培養裝置，它包括底座1、培養基攪動組件、內盛有培養基的培養皿2和多個容置細胞的移動細胞培養室3，多個移動細胞培養室3可移動地設置在培養皿2內，移動細胞培養室3上設置有其內細胞不能通過并且非細胞物質可通過的通透膜5，移動細胞培養室3通過通透膜5與培養皿2相隔，培養基攪動組件安裝在底座I上，并且培養基攪動組件上的旋轉體伸入培養皿2中以便當旋轉體旋轉時攪動培養皿2內的培養基使移動細胞培養室3內的細胞分泌物傳送到相應的移動細胞培養室3內的靶細胞上。
[0034]如圖1所示，培養皿2內設置有多道移動軌道4，移動細胞培養室3可移動地安裝在相對應的移動軌道4上。
[0035]如圖1所示，移動軌道4以培養基攪動組件上的旋轉體為中心呈放射狀布置。
[0036]如圖2所示，移動細胞培養室3具有支架3-1，支架3-1上設置有側壁3_2和底壁3-3，側壁3-2和底壁3-3圍成一容置細胞的腔室，側壁3-2由所述的通透膜制成。
[0037]如圖2所示，底壁3-3也由通透膜制成，并且支架3-1的底端設置有孔架3_4，孔架3-4的底端比底壁3-3低，從而使孔架3-4形成至少一個底部流動孔3-4-1 ;但是，底壁3_3的材料不限于通透膜一種。
[0038]如圖2所示，孔架3-4和支架3-1之間設置有活動關節14以便相對于支架3_1移動孔架3_4從而取下底壁3_3。
[0039]培養基攪動組件包括驅動件、轉軸6和三葉槳7，轉軸6安裝在驅動件上以便驅動轉軸6旋轉，三葉槳7安裝在轉軸6上，并且三葉槳7位于培養皿2內。
[0040]如圖1所示，三葉槳7的外圍設置有中心管8，中心管8的管壁也由所述的通透膜制成。
[0041]如圖3所示，驅動件為電機，電機上連接有電機控制器，電機控制器上設置有控制旋轉時間的時間控制開關9和調節旋轉轉速的轉速控制開關10。
[0042]如圖3所示，底座I的底部設置有多個吸盤1-1。
[0043]其中，培養皿2的材質為目前市場所售培養皿材料，高度在2.0cm-2.5cm。底部配有與移動細胞培養室3相匹配的移動軌道4，可以很好固定移動細胞培養室3，以防晃動使鋪在小室中的細胞發生聚團，影響實驗結果。
[0044]通透膜5: (I)對于細胞培養基而言是可通透的，它能夠吸收、引導培養基進入本實用新型的移動細胞培養室3和中心管8中；(2)對于細胞因子、信號分子而言是可以通透的；(3)對于細胞而言是不能通透的，即細胞不能穿過；(4)通透膜的材質包括微孔膜，其孔徑使得細胞不能通過，而細胞培養基、細胞因子、營養成分、二氧化碳、氧氣等能夠自由通過。通透膜的存在使得細胞能夠方便地進行細胞通信等相互作用，通透膜的材質可以是目前市場上所用的微孔膜，孔徑大小不能讓細胞通過。
[0045]移動細胞培養室3:形狀可以是圓形，方形或三角形等各種形狀；移動細胞培養室3的高度在1.8-2.0cm,略低于培養皿2的高度；移動細胞培養室3的底部材料可以是通透膜或0.17mm的玻璃(激光共聚焦、活細胞工作的細胞觀察)或市售培養皿材質等等。移動細胞培養室3的周邊由支架3-1支撐，支架3-1支撐的材料就是市售培養皿材料，銜接在支架3-1周邊的材質可以為通透膜，支架3-1的長度略長于底壁3-3，使其底部形成一個孔架3-4，主要目的是讓細胞因子不僅可以通過側面，也可以通過底部進行交流，也就是說盡可能多實現方位交流，從而更接近體內環境。支架3-1和孔架3-4之間設置有活動關節14，活動關節14的作用在于需要處理或觀察貼在底部的細胞時，可以非常方便取下底壁，這樣一方面可以不用胰酶消化和吹打細胞，使細胞保持原有的形態而不受損傷，另一方面可以大大節省研宄人員的工作時間和需要處理所消耗的各類耗材移動細胞培養室3盡可能多地使用通透膜，主要目的是可以使各類細胞因子、免疫因子和營養物質等自由通過，保證微環境的穩定，從而能夠很好模擬體內環境保證細胞間的信息交流。
[0046]移動細胞培養室3還包括一個外室31，該外室31的材料為市售培養皿的材料，高度為略高于其內部的以上結構。當細胞需要做處理時，如需要照射其中的某一株細胞時，就可以很方便地將其從培養皿2中取出，然后根據實驗需要進行相關處理。這樣的設計使得實驗更加靈活。
[0047]所述培養皿2的中央設有中央管8，中央管8的周圍材質為通透膜，高度與移動細胞培養室3相同，在中央管8的中央有轉軸6，在轉軸6上裝有三葉漿7，通過三葉漿7的轉動可以將培養皿2中的培養基充分攪動，從而將細胞分泌的各類細胞因子傳送到相應的靶細胞或靶點，進而模擬體內的微循環流。
[0048]底座I的中央還可設有與轉軸6相匹配的支架6-1，同時時間控制開關9和轉速控制開關10設置在底座I的前面，根據實驗要求設定時間和轉速就可以實現培養皿中培養基的流動，進而模擬體內的微循環流。另外底座I還可以通過其底部的底座架配置吸盤1-1，進而保證培養裝置的穩定性。
[0049]以上所述的具體實施例，對本實用新型解決的技術問題、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種細胞共培養裝置，其特征在于:它包括底座培養基攪動組件、內盛有培養基的培養皿(2)和多個容置細胞的移動細胞培養室(3)，多個移動細胞培養室(3)可移動地設置在培養皿(2)內，移動細胞培養室(3)上設置有其內細胞不能通過并且非細胞物質可通過的通透膜(5),移動細胞培養室(3)通過通透膜(5)與培養皿(2)相隔，培養基攪動組件安裝在底座(1)上，并且培養基攪動組件上的旋轉體伸入培養皿(2)中以便當旋轉體旋轉時攪動培養皿(2)內的培養基使移動細胞培養室(3)內的細胞分泌物傳送到相應的移動細胞培養室(3)內的靶細胞上。
2.根據權利要求1所述的細胞共培養裝置，其特征在于:所述的培養皿(2)內設置有多道移動軌道(4),移動細胞培養室(3)可移動地安裝在相對應的移動軌道(4)上。
3.根據權利要求2所述的細胞共培養裝置，其特征在于:所述的移動軌道(4)以培養基攪動組件上的旋轉體為中心呈放射狀布置。
4.根據權利要求1所述的細胞共培養裝置，其特征在于:所述的移動細胞培養室(3)具有支架(3-1),支架(3-1)上設置有側壁(3-2)和底壁(3-3),側壁(3-2)和底壁(3-3)圍成一容置細胞的腔室，側壁(3-2)由所述的通透膜制成。
5.根據權利要求4所述的細胞共培養裝置，其特征在于:所述的底壁(3-3)也由通透膜制成，并且支架(3-1)的底端設置有孔架(3-4),孔架(3-4)的底端比底壁(3-3)低，從而使孔架(3-4)形成至少一個底部流動孔(3-4-1)。
6.根據權利要求5所述的細胞共培養裝置，其特征在于:所述的孔架(3-4)和支架(3-1)之間設置有活動關節(14)以便相對于支架(3-1)移動孔架(3-4)從而取下底壁(3-3)。
7.根據權利要求1所述的細胞共培養裝置，其特征在于:所述的培養基攪動組件包括驅動件、轉軸(6)和三葉槳(7),轉軸(6)安裝在驅動件上以便驅動轉軸(6)旋轉，三葉槳(7)安裝在轉軸(6)上，并且三葉槳(7)位于培養皿(2)內。
8.根據權利要求7所述的細胞共培養裝置，其特征在于:所述的三葉槳(7)的外圍設置有中心管(8),中心管(8)的管壁也由所述的通透膜制成。
9.根據權利要求7所述的細胞共培養裝置，其特征在于:所述的驅動件為電機，電機上連接有電機控制器，電機控制器上設置有控制旋轉時間的時間控制開關(9)和調節旋轉轉速的轉速控制開關(10)。
10.根據權利要求1所述的細胞共培養裝置，其特征在于:所述的底座(1)的底部設置有多個吸盤(1-1)。
【文檔編號】C12M3/00GK204211749SQ201420566297
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2014年9月28日
【發明者】周如鴻, 徐加英, 趙琳 申請人:浙江大學常州工業技術研究院