一种提高细胞接种分散性的细胞扩增系统的制作方法

本发明涉及细胞培养技术领域，尤其涉及一种提高细胞接种分散性的细胞扩增系统。

背景技术：

细胞培养泛指所有体外培养，其含义是指从动物或人体体内取出组织，通过机械的方法或酶消化的方法将组织分离成单细胞，让其在模拟体内生理环境等特定的体外条件下进行孵育培养，使之生存并生长。为了使细胞能够顺利生长，常需要检测细胞培养过程中细胞的生长环境。

现有的细胞培养供给营养液的方式一般为：将细胞通过管路接种于反应器内，再通过输送管道为细胞或组织提供营养液供其生长。这种培养方式相比将细胞接种在培养皿中的方式，营养液的输入源源不断，更利于细胞的生长。因此，在大批量的细胞培养中，逐渐开始运用。

但是，现有技术的将细胞接种于反应器内的方案，由于通过管路输送接种细胞，细胞接种于细胞反应器内时往往聚集在一起，这样，在后续的细胞培养过程中，细胞之间相互接触常会出现接触抑制现象。接触抑制，是指将多细胞生物的细胞进行体外培养时，分散贴壁生长的细胞一旦相互汇合接触，进而停止移动和生长的现象。一旦出现细胞接触抑制现象，将大大影响细胞培养的产量和效果。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种提高细胞接种分散性的细胞扩增系统，可使细胞均匀分布，且防止细胞发生接触抑制现象。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种提高细胞接种分散性的细胞扩增系统，包括营养液供给装置和培养箱，所述培养箱内设有细胞反应器和驱动电机，所述营养液供给装置与所述细胞反应器连通，以将营养液输送至所述细胞反应器内，所述驱动电机与所述培养箱固定连接，所述细胞反应器与所述驱动电机传动连接，所述驱动电机可驱动所述细胞反应器转动。

进一步地，所述细胞反应器通过固定结构与所述驱动电机的输出轴连接，所述驱动电机可驱动所述固定结构转动，以带动所述细胞反应器转动。

进一步地，所述细胞反应器为圆筒状结构，所述细胞反应器的一端与所述驱动电机的输出轴连接，另一端与所述培养箱可旋转连接，所述驱动电机可驱动所述细胞反应器绕其中心轴线转动。

进一步地，所述固定结构包括第一夹板和第二夹板，所述第一夹板和所述第二夹板扣合可将所述细胞反应器夹持固定，所述第一夹板上设有与所述驱动电机的输出轴连接的连接轴。

进一步地，，所述细胞反应器为圆筒状结构，所述固定结构将所述细胞反应器的中部固定。

优选地，所述驱动电机可驱动所述细胞反应器转动的角度为0～180度。

优选地，所述驱动电机为步进电机。

进一步地，所述细胞反应器内通过滤膜分割为营养液腔和细胞生长腔，所述营养液腔开设有营养液输入口和营养液输出口，所述营养液腔的营养液输入口和所述营养液腔的营养液输出口均与所述营养液供给装置连通，使所述营养液供给装置与所述营养液腔形成营养液循环通道，所述营养液循环通道内设置有营养液循环泵。

进一步地，所述滤膜为中空纤维管，所述营养液腔为所述中空纤维管的内部空间，所述细胞生长腔为所述中空纤维管的外部空间。

进一步地，所述细胞生长腔连通有细胞收集器，所述细胞生长腔和所述细胞收集器之间的管路连接有细胞输送泵。

本发明实施例提供的提高细胞接种分散性的细胞扩增系统，包括营养液供给装置和培养箱，用来保证细胞生长所需要的环境温度，培养箱内设有细胞反应器和驱动电机，将细胞接种于细胞反应器内，通过营养液供给装置与细胞反应器连通，可将营养液输送至细胞反应器内，供细胞进行生长。驱动电机与培养箱固定连接，细胞反应器与所述驱动电机传动连接，驱动电机可驱动细胞反应器转动，这样，在细胞接种时，通过驱动电机驱动细胞反应器转动，可以使接种细胞均匀分布在细胞反应器内，且在细胞培养过程中，通过细胞反应器的转动，可以扰动细胞反应器内的营养液和细胞，使细胞在细胞反应器内均匀分布，以防止细胞发生接触抑制现象。同时，细胞反应器的转动可促进细胞与营养液充分接触，更加有利于细胞的生长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的提高细胞接种分散性的细胞扩增系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的提高细胞接种分散性的细胞扩增系统的细胞反应器绕固定结构转动的结构示意图；

图3为本发明实施例的提高细胞接种分散性的细胞扩增系统的细胞反应器绕其中心轴线转动的结构示意图；

图4为本发明实施例的提高细胞接种分散性的细胞扩增系统的固定结构的结构示意图；

图5为本发明实施例的提高细胞接种分散性的细胞扩增系统的细胞反应器绕其一端转动的结构示意图；

图6为本发明实施例的提高细胞接种分散性的细胞扩增系统的细胞反应器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的实施例提供一种提高细胞接种分散性的细胞扩增系统，如图1、图2和图3所示，包括营养液供给装置1和培养箱2，培养箱2内设有细胞反应器3和驱动电机4(图1和图2中未示出)，营养液供给装置1与细胞反应器3连通，以将营养液输送至细胞反应器3内，驱动电机4与培养箱2固定连接，细胞反应器3与驱动电机4传动连接，驱动电机4可驱动细胞反应器3转动。

本发明实施例提供的提高细胞接种分散性的细胞扩增系统，包括营养液供给装置1和培养箱2，用来保证细胞生长所需要的环境温度，培养箱2内设有细胞反应器3和驱动电机4，将细胞接种于细胞反应器3内，通过营养液供给装置1与细胞反应器3连通，可将营养液输送至细胞反应器3内，供细胞进行生长。驱动电机4与培养箱2固定连接，细胞反应器3与驱动电机4传动连接，驱动电机4可驱动细胞反应器3转动，这样，在细胞接种时，通过驱动电机4驱动细胞反应器3转动，可以使接种细胞均匀分布在细胞反应器3内，且在细胞培养过程中，通过细胞反应器3的转动，可以扰动细胞反应器3内的营养液和细胞，使细胞在细胞反应器3内均匀分布，以防止细胞发生接触抑制现象。同时，细胞反应器3的转动可促进细胞与营养液充分接触，更加有利于细胞的生长。

需要说明的是，营养液供给装置1只需要保证营养液的正常供给即可，例如如图1所示的为营养液储存袋11，营养液储存袋11与细胞反应器3连通，以供给营养液。当然，为了缓冲营养液的温度，也可以增加缓冲瓶，为了提前将气体与营养液混合，以调整营养液的酸碱度和溶氧量，也可以增加气体溶解器等，此处不作扩展。

实施例一

如图2所示，细胞反应器3通过固定结构6与驱动电机4(图中未示出)的输出轴连接，驱动电机4可驱动固定结构6转动，以带动细胞反应器3转动。细胞在细胞反应器3内生长的过程中，通过驱动电机4可驱动固定结构6转动，以带动细胞反应器3转动，可扰动细胞反应器3内的营养液和细胞，使细胞在反应器内均匀分布，以防止细胞发生接触抑制现象。同时，细胞反应器3的转动可促进细胞与营养液充分接触，更加有利于细胞的生长。

需要说明的是，图2中未示出驱动电机4，驱动电机4可安装于固定结构6与培养箱2壁面之间，也可以安装在培养箱2背面。

固定结构6只需要将细胞反应器3固定，再通过固定结构6与驱动电机4连接，即可实现驱动电机4驱动细胞反应器3转动。如图4所示，固定结构6包括第一夹板61和第二夹板62，第一夹板61和第二夹板62扣合可将细胞反应器3夹持固定，第一夹板61上设有与驱动电机4的输出轴连接的连接轴63。

为适应细胞的生长，以及细胞反应器3的转动，细胞反应器3可为圆筒状结构。驱动电机4驱动固定结构6带着细胞反应器3转动，即固定结构6固定细胞反应器3的位置决定了细胞反应器3的转动轨迹。由于细胞反应器3为圆筒状结构，细胞反应器3的转动可以是如图2所示的绕其中部转动，也可以是如图5所示的绕其一端的位置转动。相比较来说，细胞反应器3绕其中部转动的方案中，细胞反应器3内上下两部分旋转的角度和速度基本对称，即，对细胞反应器3内的细胞和营养液的扰动比较均衡。另外，固定结构6作为固定细胞反应器3的支撑点，细胞反应器3转动时其上下两部分对固定结构6的离心力保持平衡，使固定结构6固定在细胞反应器3中部时的可靠性更好。因此，参照图2，细胞反应器3为圆筒状结构，固定结构6将细胞反应器3的中部固定，这样，驱动电机4可驱动细胞反应器3绕其中部转动。

由于细胞反应器3需要连通营养液供给装置1，以输送营养液，通常，营养液的输送需要使用连接软管，这样，连接有软管的细胞反应器3受软管的限制，只能旋转一定的角度。通过实际验证，驱动电机4可驱动细胞反应器3绕固定结构6转动的角度为0～180度，在不影响细胞反应器3上连接软管的机械特性前提下，可以保证对细胞反应器3内细胞和营养液的扰动，防止出现细胞接触抑制现象。

由于细胞反应器3可旋转的角度优选为0～180度，因此，优选驱动电机为步进电机。步进电机可以很好的满足细胞反应器3旋转0～180度，且运行稳定，可编程，可调速。

一般的，在细胞培养的过程中，营养液通入细胞培养器内，经过一段时间后，将废液排出，并加入新鲜的营养液。但是，这种方式造成了营养液的浪费，且不利于保持细胞生存环境的稳定。因此，如图6所示，细胞反应器3内通过滤膜31分割为营养液腔32和细胞生长腔33，营养液腔32开设有营养液输入口321和营养液输出口322，营养液腔32的营养液输入口321和营养液腔32的营养液输出口322均与营养液供给装置1连通，使营养液供给装置1与营养液腔32形成营养液循环通道，营养液循环通道内设置有营养液循环泵5。这样，在营养液循环泵5的作用下，营养液在营养液循环通道内循环流动。滤膜31可以让营养液腔32内的营养液通过，且阻止细胞生长腔33内的细胞通过，进而营养液腔32内的较为新鲜的营养液可与细胞生长腔33内的营养液进行营养交换，为细胞提供新鲜营养。营养液腔32内的营养液与细胞生长腔33内的营养液进行部分交换后，继续在营养液循环通道内循环流动，带出细胞生长产生的废气，溶入新鲜氧气，进而循环利用营养液，节省资源，可保持细胞生存环境的稳定。

需要说明的是，营养液腔32内的营养液可与细胞生长腔33内的营养液进行交换，是基于营养液腔32和细胞生长腔33内的压力差来进行的，即，当细胞生长腔33内的营养液不足时，营养液腔32内的压力大于细胞生长腔33内的压力，此时，营养液腔32内的营养液通过滤膜31进入细胞生长腔33内，供细胞生长；当细胞生长腔33内的细胞数量增多，且新陈代谢物聚集时，营养液腔32内的压力小于细胞生长腔33内的压力，此时，细胞生长腔33内的细胞新城代谢物和陈旧的营养液通过滤膜31进入营养液腔32内，然后通过营养液循环通道排出或回收利用。因此，在细胞生长的过程中，驱动电机4驱动细胞反应器3的转动不仅可以防止细胞接触抑制的现象，还可以调整营养液腔32和细胞生长腔33的压力差，进而加快营养液腔32和细胞生长腔33的营养液交换，更加促进细胞的生长。

参照图6，滤膜31可为中空纤维管，由于营养液循环通道内营养液不断的流动，必然对滤膜31产生较大的冲击，而中空纤维管具有自支撑的特性，在能保证营养液与细胞进行营养交换的前提下，对营养液由于流动产生的冲击具有较好的适应能力。因此，滤膜31采用中空纤维管。在采用了中空纤维管后，营养液腔32和细胞生长腔33可以根据需要灵活设置，例如，营养液腔32为中空纤维管的内部空间，细胞生长腔33为中空纤维管的外部空间。或者，营养液腔32为中空纤维管的外部空间，细胞生长腔33为中空纤维管的内部空间。

需要说明的是，中空纤维管可以是一根中空纤维管，也可以是多根中空纤维管。其中，多根中空纤维管的内外空间相比单根中空纤维管的内外空间，表面积更大，也即营养液的接触面的面积更大，进而营养液腔32内的营养液与细胞生长腔33内的细胞可以充分接触，营养的交换更加高效，因此，优选的设置多根中空纤维管。

在细胞培养结束后，需要将细胞收集，一般的，需要将细胞培养器拆除，然后将细胞收集到指定的容器中。但是这种人工操作的方案不够便利，且易对细胞产生污染。因此，如图1所示，细胞生长腔33连通有细胞收集器7，细胞生长腔33和细胞收集器7之间的管路连接有细胞输送泵8。这样，当需要收集细胞时，通过打开细胞输送泵8可以很方便的将细胞输送至细胞收集器7内，避免了人工操作可能带来的污染，且操作方便、收集效率高。同时，细胞输送泵8通过正反转的控制，可以实现一个方向为收集细胞，另一个方向为接种细胞。

需要说明的是，由于细胞在生长的过程中易聚集在细胞生长腔33的内壁(当营养液腔32为中空纤维管的内部空间，细胞生长腔33为中空纤维管的外部空间，细胞易聚集在中空纤维管的外壁；当营养液腔32为中空纤维管的外部空间，细胞生长腔33为中空纤维管的内部空间，细胞易聚集在中空纤维管的内壁)，可能使细胞收集不够完全，在细胞反应器3内产生一定的残留。因此，在细胞收集前和收集时，需要使细胞与细胞生长腔33的内壁脱离，可通过驱动电机4驱动细胞反应器3转动，使聚集在细胞生长腔33内壁的细胞均匀分布，进而细胞与细胞生长腔33的内壁脱离，便于细胞收集，减少细胞残留。当然，对于悬浮细胞可以直接转动脱离，而贴壁细胞需要先加酶反应再转动脱离。

实施例二

如图3所示，本实施例与实施例一的区别是：细胞反应器3为圆筒状结构，细胞反应器3的一端与驱动电机4的输出轴连接，另一端与培养箱2可旋转连接，驱动电机4可驱动细胞反应器3绕其中心轴线转动。细胞在细胞反应器3内生长的过程中，通过驱动电机4驱动细胞反应器3绕其中心轴线转动，可扰动细胞反应器3内的营养液和细胞，使细胞在反应器内均匀分布，以防止细胞发生接触抑制现象。另外，在细胞接种时，驱动电机4驱动细胞反应器3绕其中心轴线转动，可以使接种细胞均匀分散在细胞反应器3内，促进细胞与营养液充分接触，便于细胞的生长。

同样的，细胞反应器3可旋转的角度优选为0～180度，驱动电机4优选为步进电机；细胞反应器3内通过滤膜31分割为营养液腔32和细胞生长腔33，营养液供给装置1与营养液腔32形成营养液循环通道，营养液循环通道内设置有营养液循环泵5，驱动电机4驱动细胞反应器3绕其中心轴线转动，可调整营养液腔32和细胞生长腔33的压力差，进而加快营养液腔32和细胞生长腔33的营养液交换，更加促进细胞的生长。

需要说明的是，细胞反应器3绕其中心轴线转动，为提高调整营养液腔32和细胞生长腔33的压力差的效果，滤膜31沿细胞反应器3中心轴线平行的方向设置，这样，细胞反应器3转动带来的离心力与滤膜31垂直，更加有利于营养液腔32和细胞生长腔33内的营养液通过滤膜31所发生的交换。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。