适用于胚胎细胞体外动态循环非接触共培养系统及方法
【专利摘要】一种适用于胚胎细胞体外动态循环非接触共培养系统及方法，该方法包括：S1、配置内设至少两个可密封的培养室的胚胎细胞培养器，用至少一个营养室储存或产生培养胚胎细胞所需营养液，通过硅胶软管连通该营养室和所述培养室形成循环回路；S2、由低频交流信号发生器驱动环绕所述培养室的线圈产生电磁场，作用于所述培养室内的胚胎细胞；同时蠕动泵作用于所述硅胶软管使所述营养液在所述营养室与培养室之间循环流动，不断地向所述培养室内的胚胎细胞供给营养，同时带走胚胎细胞分泌物。系统设计合理，封闭运行，可提供胚胎细胞培养所需空间、营养物质、机械力刺激及模拟动物体内电磁环境等，特别适合于不同胚胎细胞的非接触共培养。
【专利说明】适用于胚胎细胞体外动态循环非接触共培养系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于细胞体外培养的【技术领域】，具体涉及一种适用于胚胎细胞体外动态循环非接触共培养的系统及方法。
【背景技术】
[0002]如今细胞体外培养技术在胚胎工程方面应用非常广泛，并且成为基本的关键技术。然而普通的利用培养皿、培养瓶等进行细胞体外培养，仅能为胚胎细胞提供一个静态的、二维的体外生长环境，与胚胎细胞在动物体内的生长环境相差甚大，这类培养装置常常会改变细胞的生长速率、功能、形态等特性，致使体外受精的胚胎细胞在后续培养过程中发育率很低。
[0003]胚胎细胞在体内发育、成长期间会受到输卵管的挤压、摩擦、人体内电磁环境、以及输卵管液流的冲击影响；胚胎细胞在发育、成长期间需要流动的营养液提供营养物质并带走胚胎分泌物，同时还需要子宫蠕动产生的机械力的刺激。而这些液流冲击、营养物质输送与分泌物排出、机械力刺激、电磁环境是普通培养装置无法提供的。
【发明内容】
[0004]为了解决普通培养皿或培养瓶进行胚胎细胞体外培养时无法提供模拟子宫内环境，进而导致胚胎细胞成活率低的问题，本发明提供一种适用于胚胎细胞体外动态循环非接触共培养系统及方 法。
[0005]本发明提供的适用于胚胎细胞体外动态循环非接触共培养系统，包括:
一胚胎细胞培养器，它包含:壳体，在该壳体中设置至少两个培养室、与所述培养室的下进液管连接的入液管道以及与所述培养室的上出液管连接的出液管道，环绕所述培养室设一线圈，该线圈由低频交流信号发生器驱动产生模拟动物体内的电磁场；于所述培养室上面安装能够密封所述培养器的玻璃盖；
至少一个营养室，用于储存或产生培养胚胎细胞所需的营养液，该营养室的入液口、出液口分别通过硅胶软管连通所述出液管道和所述入液管道；及
蠕动泵，它通过其泵头作用于所述硅胶软管使所述营养液在所述营养室与所述培养室之间循环流动。
[0006]该系统中，所述培养室采用杯形容器结构，所述下进液管靠近所述培养室的底部设置，所述上出液管靠近所述培养室的上口部设置。
[0007]所述线圈最好安装于所述壳体外周壁，且所述培养室位于所述线圈产生的电磁场内。磁场强度在io「lsr-1crwr之间可达到胚胎细胞生长的最好电磁效果。
[0008]所述交流信号发生器可置于所述壳体外部，也可安装到所述壳体内，且位于所述
培养室下。
[0009]所述低频交流信号发生器输出0.1-300HZ的正弦交流信号。
[0010]基于本发明上述系统的一种胚胎细胞体外动态循环非接触共培养方法，包括以下步骤:
51、配置内设至少两个可密封的培养室的胚胎细胞培养器，用至少一个营养室储存或产生培养胚胎细胞所需的营养液，通过硅胶软管连通该营养室和所述培养室形成循环回路；
52、由低频交流信号发生器驱动环绕所述培养室的线圈产生模拟动物体内电磁环境的电磁场，作用于所述培养室内的胚胎细胞和所述培养室内的营养液；同时蠕动泵通过其泵头作用于所述硅胶软管使所述营养液在所述营养室与所述培养室之间循环流动，不断地向所述培养室内的胚胎细胞供给营养，同时带走胚胎细胞分泌物。
[0011]其中，所述营养液的流速 在0.0002-100ml/min之间调节。所述营养液内含有营养物质、生长因子等。
[0012]所述低频交流信号发生器能提供0.1-300HZ的正弦交流信号。调节低频交流信号
发生器产生的正弦交流信号控制线圈产生磁场强度为io-15r-1crMr的电磁场，使所述培
养室内的胎细胞在类似动物体内电磁环境中生长。在所述电磁场为胚胎细胞提供电磁环境的同时，也会对培养室内的流动的营养液进行磁化处理。
[0013]所述营养液以并联方式进入和流出所述培养室，当所述营养液从所述培养室的靠近底部的下进液管进入时，所述营养液对胚胎细胞形成流体冲击效果。
[0014]用于本发明上述系统的一种胚胎细胞培养器，包括:壳体；在该壳体中设置至少两个培养室、与所述培养室的下进液管连接的入液管道以及与所述培养室的上出液管连接的出液管道；环绕所述培养室设一线圈，该线圈由低频交流信号发生器驱动产生模拟动物体内电磁环境的电磁场；于所述培养室上面安装能够密封所述培养器的玻璃盖；其中，所述线圈安装于所述壳体外周壁；所述低频交流信号发生器输出0.1-300HZ的正弦交流信号。
[0015]本发明系统设计合理，可提供胚胎细胞培养所需空间、营养物质、机械力刺激及模拟动物体内电磁环境等。
[0016]利用线圈产生的电磁场模拟动物体内电磁环境，通过改变低频交流信号发生器产生的正弦交流信号来控制线圈产生的电磁场，磁场强度在i(T15r-1cr?r之间可达到胚胎细胞生长的最好电磁效果。
[0017]含有营养物质、生长因子等的营养液从胚胎细胞培养器的下进液管进入培养室时，对胚胎细胞形成理想的冲击效果。
[0018]整个系统内提供给胚胎细胞生长的营养物质、生长因子等是动态流动的，新的营养物质、生长因子等源源不断的提供给胚胎细胞的同时也带走了胚胎细胞的分泌物，同时流动能使胚胎细胞的分泌物易于扩散，细胞和营养物质、生长因子充分接触。
[0019]通过对蠕动泵的控制能实现系统内营养液的循环流动速度，以期达到适合细胞生长的最佳效果。
[0020]整个系统运行时是封闭的，能够在胚胎细胞和其他细胞不接触的情况下实现多种细胞共培养。
[0021]系统中可以配置多个营养室，可根据需要在各个营养室中分别滋养不同的细胞，产生不同的营养物质、生长因子等。【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明培养系统原理示意图；
图2为本发明培养系统实施例1示意图；
图3、图4为图2实施例1中胚胎细胞培养器的结构示意图；
图5为图3胚胎细胞培养器中一个培养室结构及它与入液管道、出液管道连接示意
图；
图6为图2实施例1中营养室的结构不意图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合实施例附图对本发明详细说明。
[0024]图1适用于胚胎细胞体外动态循环非接触共培养系统，包括胚胎细胞培养器1、两个营养室(a、b)及蠕动泵。胚胎细胞培养器I为自行设计，它提供胚胎细胞培养所需的空间、营养物质、机械力刺激及电磁环境等。胚胎细胞培养器I主要包含至少两个培养室，由环绕所述培养室的线圈产生电磁场来模拟动物体内电磁环境。两个营养室(a、b)分别用娃胶软管与胚胎细胞培养器I连通，且两个营养室互连形成系统循环回路。两个营养室为胚胎细胞培养提供营养物质、生长因子等，可通过两种方法为胚胎细胞培养器I提供营养液:一种是直接将胚胎细胞培养所需的营养物质加入营养室从而进入整个系统；另一种是在营养室植入滋养层细胞，将其产生的分泌物作为营养物质进入整个培养系统。胚胎细胞培养需要的营养物质、生长因子等可参考现有相关文献。
[0025]图2实施例1系统包括胚胎细胞培养器1、营养室2、提供动力的蠕动泵4和低频交流信号发生器17等。
[0026]如图3、图4、图5所示，胚胎细胞培养器I包含壳体1’，在壳体I’中设置四个培养室6、四个培养室6两边有入液管道10和出液管道12，各培养室6均采用杯形容器结构，靠近其底部设置下进液管11，靠近其上口部设置上出液管13，四个下进液管11分别连通入液管道10，四个上出液管13分别连通出液管道12。
[0027]环绕壳体I’的外周壁安装一线圈14，线圈14和开关16串联后连接于低频交流信号发生器17的输出端。低频交流信号发生器17通过线圈14产生电磁场，且四个培养室6位于线圈14产生的电磁场内。磁场强度在10-15T-10-ΜT之间可达到胚胎细胞生长的最好电磁效果。
[0028]玻璃盖9放置于四个培养室6上面,玻璃盖9能够密封四个培养器6的上口 ；同时透过玻璃盖可观测培养室6内部环境及细胞生长状况。
[0029]两个营养室2如图6,用于储存或产生培养胚胎细胞所需的营养液。营养室2设有入液口 18、出液口 19和注射口 20，通过注射口 20可以为营养室2注入营养液。参照图2，一个营养室2的入液口 18通过硅胶软管5连通所述出液管道12的出口端8，另一个营养室2的出液口 19通过硅胶软管5连通所述入液管道10的进口端7，且一个营养室2的出液口 19和另一个营养室2的入液口 18用另一条硅胶软管5连接构成循环回路。把该另一条硅胶软管5夹持在蠕动泵4的挤压装置中，泵头与该软管接触挤压实现软管内液体的低速流动。[0030]蠕动泵4作为动力源，蠕动泵通过其泵头作用于所述硅胶软管5提供将营养物质等从营养室传输到胚胎细胞培养器所需的动力，并使液体内部产生压力差，使所述营养物质等在所述营养室2与所述培养室6之间循环流动，在胚胎细胞培养器的培养室6内形成液流冲击效果。
[0031]上述胚胎细胞培养器I的各培养室6米用并联方式提供营养液流动,并各培养室6均被玻璃盖9密封，可将它们内部生长的胚胎细胞(不同的胚胎细胞或相同的胚胎细胞)限制在各自培养室中，实现各培养室的细胞互不接触，营养物质、生长因子等循环流动的共培养状态。非常适合于在一些培养室中的胚胎细胞和另一些培养室中的其他细胞非接触共培养。
[0032]通过实施例1培养系统培养胚胎时，在培养室6中放入胚胎细胞，营养室2内植入滋养层细胞(分泌产生不同的营养物质和生长因子等)；打开蠕动泵4，让营养物质在培养系统的循环回路内循环流动起来，不断地向培养室6内的胚胎细胞供给营养，同时带走胚胎细胞分泌物；并开启开关16，低频交流信号发生器17驱动线圈14产生需要的电磁场，使四个培养室6内的胚胎细胞在该电磁环境下生长。
[0033]调节蠕动泵4可调节营养物质(或营养液)在该循环回路内的流动速度，实现在电磁环境下对胚胎细胞和滋养层细胞的动态循环共培养。该循环回路内营养物质的流动速度在0.0002-100ml/min范围调节即可满足要求。
[0034]在胚胎细胞培养器I中，由于线圈14环绕四个培养室6设置,营养物质(或营养液)从培养室6的底部的下进液管11进入(向上流出)，这样四个培养室6位于线圈14产生的电磁场内。线圈14产 生的电磁场为培养室6内的胚胎细胞提供电磁环境，同时对培养室内的流动的营养液进行磁化处理。
[0035]实施例2培养系统和实施例1培养系统(图2)结构相同，区别在于直接在营养室2内注入营养液，营养液中包含胚胎细胞生长所需的营养物质、生长因子等。
[0036]通过实施例2培养系统培养胚胎时,在培养室6中放入胚胎细胞,营养室2内注入含有胚胎细胞生长所需的营养物质、生长因子等的营养液；开启开关16，低频交流信号发生器17驱动线圈14产生需要的电磁场，作用于四个培养室6内的胚胎细胞；并打开蠕动泵4,让营养液在培养系统内以0.0002ml/min、5ml/min或50ml/min流速循环流动起来,不断地向所述培养室6内的胚胎细胞供给营养，同时带走胚胎细胞的分泌物。
[0037]以上通过具体实施例对本发明做了详细的说明，这些具体的描述不能认为本发明仅仅限于这些实施例的内容。本领域技术人员根据本发明构思、这些描述并结合本领域公知常识做出的任何改进、等同替代方案，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种适用于胚胎细胞体外动态循环非接触共培养系统，其特征在于包括: 一胚胎细胞培养器，它包含壳体，在该壳体中设置至少两个可密封的培养室、与所述培养室的下进液管连接的入液管道以及与所述培养室的上出液管连接的出液管道；环绕所述培养室设一线圈，该线圈由低频交流信号发生器驱动产生模拟动物体内的电磁场； 至少一个营养室，用于储存或产生培养胚胎细胞所需的营养液，该营养室入液口、出液口分别通过硅胶软管连通所述出液管道和所述入液管道；及 蠕动泵，它作用于所述硅胶软管使所述营养液在所述营养室与所述培养室之间循环流动。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于:所述培养室采用杯形容器结构，所述下进液管设置于靠近所述培养室的底部，所述上出液管设置于靠近所述培养室的上口部。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于:所述线圈安装于所述壳体外周壁，且所述培养室位于所述电磁场内，所述电磁场的磁场强度为IO-15F-JO-bT。
4.根据权利要求1或3所述的系统，其特征在于:所述低频交流信号发生器输出.0.1-300HZ的正弦交流信号。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于:在所述培养室上面安装能够密封所述培 养器的玻璃盖。
6.基于权利要求1-5任一项所述系统的胚胎细胞体外动态循环非接触共培养方法，其特征在于包括以下步骤: 51、配置内设至少两个可密封的培养室的胚胎细胞培养器，用至少一个营养室储存或产生培养胚胎细胞所需的营养液，通过硅胶软管连通该营养室和所述培养室形成循环回路； 52、由低频交流信号发生器驱动环绕所述培养室的线圈产生模拟动物体内电磁环境的电磁场，作用于所述培养室内的胚胎细胞；同时蠕动泵作用于所述硅胶软管使所述营养液在所述营养室与所述培养室之间循环流动，不断地向所述培养室内的胚胎细胞供给营养，同时带走胚胎细胞分泌物。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述营养液的流速为0.0002-100ml/min,所述电磁场的磁场强度为IO-1sT-1Q-vsT ο
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于:所述低频交流信号发生器输出.0.1-300HZ的正弦交流信号。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述营养液以并联方式进入和流出所述培养室，当所述营养液从所述培养室的靠近底部的下进液管进入时，所述营养液对胚胎细胞形成流体冲击效果。
10.用于权利要求1-5任一项所述系统的一种胚胎细胞培养器，其特征在于包括:壳体；在该壳体中设置至少两个培养室、与所述培养室的下进液管连接的入液管道以及与所述培养室的上出液管连接的出液管道；环绕所述培养室设一线圈，该线圈由低频交流信号发生器驱动产生模拟动物体内电磁环境的电磁场；于所述培养室上面安装能够密封所述培养器的玻璃盖；其中，所述线圈安装于所述壳体外周壁；所述低频交流信号发生器输出.0.1- 300HZ的正弦交流信号。
【文档编号】C12N5/073GK103966093SQ201410173738
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】弥胜利, 刘长勇, 徐圆圆, 孙伟, 雷安民, 刘多静, 苏鑫, 孔彬 申请人:清华大学深圳研究生院