一种光生物细胞接种方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光生物细胞培养技术领域，尤其涉及一种光生物细胞接种方法及装置。
【背景技术】
[0002]微藻的大规模、高产养殖是制约微藻产业化发展的瓶颈，低成本、高效培养方式的开发是规模化生产的关键。现有培养方式以“水体培养”为主，即在液体培养基中进行微藻培养的方式，其主要包括开放式跑道池和封闭/半封闭反应器。但在“水体培养”中，由于阳光射入藻液表层几厘米后即衰减为零，且藻液内外混合效果差，使得微藻的光利用率较低，从而影响了微藻的产量；此外，培养过程中还存在“大水体”(即含有微藻的液体培养基)混合困难、混合能耗高等问题。因而，“附着培养”方式(即，使微藻附着在介质上，从而进行固定化培养的方式)被尝试用于微藻养殖。
[0003]现有技术中，通常使用抽滤方式将微藻细胞接种在介质上。该方法中，使抽真空装置与微藻细胞分别位于介质的两侧，由于介质具有通孔，且通孔孔径小于微藻细胞的直径(一般为0.1?10 μ m)，从而通过抽真空方式实现对微藻细胞的截留，以将微藻细胞接种在介质上。这种接种方式在实验室小试规模下效果良好、应用普遍，但当接种面积较大时，工艺放大后的抽真空装置的抽真空强度和抽真空均一度(即介质各个部位受到的作用力的均一度)明显降低，从而使微藻细胞在介质上附着分布不均匀，尤其当接种面积较大、且接种的微藻量较大时(即接种后微藻细胞在介质上分布的厚度较大)，细胞层产生的阻力也较大，致使抽滤操作困难、细胞附着不牢固，在后续培养过程中容易脱落，且脱落的细胞流入到培养液中容易引起培养液污染。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于，提供一种光生物细胞接种方法及装置，能够使光生物细胞均匀地、牢固地分布在介质上。
[0005]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]一方面，本发明提供了一种光生物细胞接种方法，其中，包括步骤:
[0007]I)将光生物细胞分散于液体中以配制成含光生物细胞的溶液；
[0008]2)预置相对于所述光生物细胞呈惰性的介质；
[0009]3)根据所述光生物细胞可承受的压力和所述介质的附着强度，通过施加相应的压力将所述含光生物细胞的溶液喷射到所述介质上。
[0010]优选地，所述含光生物细胞的溶液中，光生物细胞的浓度为l-250g/L。
[0011]优选地,步骤3)中所述相应的压力为l_15bar。
[0012]优选地，步骤3)中，将所述含光生物细胞的溶液喷射到所述介质上时，喷射到所述介质上的液滴直径为0.1 μ m_5mm。
[0013]特别地，步骤3)之后还可以进一步包括:
[0014]向附着有光生物细胞的所述介质上喷射附着强化剂。
[0015]优选地，所述光生物细胞接种方法中，步骤3)中，在所述介质的一侧喷射所述含光生物细胞的溶液，而在所述介质的另一侧设置有能够产生吸引力的物质或装置。
[0016]可选地，步骤I)具体包括:
[0017]向液体中添加防止所述光生物细胞失活的保护剂、和/或维持所述光生物细胞活性及生长所需的营养物质、和/或促使所述光生物细胞在所述介质上形成生物膜的促成膜物质；
[0018]将光生物细胞分散于所述液体中以配制成含光生物细胞的溶液。
[0019]优选地,所述介质为表面粗糙的材料。
[0020]具体地，所述表面粗糙的材料包括具有多孔性和/或多绒毛性的材料。
[0021]另一方面，本发明提供了一种光生物细胞接种装置，其中，所述接种装置包括:
[0022]光生物细胞存储室，用于储存含光生物细胞的溶液；
[0023]与所述光生物细胞存储室相连的加压组件，所述加压组件用于为所述含光生物细胞的溶液施加压力；
[0024]与所述光生物细胞存储室相连的喷头，所述喷头用于将所述加压组件施加压力后的所述含光生物细胞的溶液喷射到介质上。
[0025]特别地，所述唆头包括雾化唆头。
[0026]具体地，所述加压组件的加压方式包括机械力加压、气体加压、重力加压、输送装置加压中的至少一种。
[0027]本发明实施例提供的光生物细胞接种方法及装置，首先将光生物细胞分散于液体中以配置含光生物细胞的溶液，然后通过施加压力将其喷射至预置好的介质上，在压力作用下，含光生物细胞的溶液将以大小均匀的液滴形式喷出，从而能够使光生物细胞均匀地附着在介质上；并且在压力作用下，喷射出的含光生物细胞的溶液具有一定的喷射强度，从而使光生物细胞牢固地附着在介质上。
【附图说明】
[0028]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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1:本发明实施例提供的一种光生物细胞接种方法的流程图；
[0030]图2:本发明实施例提供的依靠机械力加压方式施加压力的一种光生物细胞接种装置的示意图；
[0031]图3:本发明实施例提供的依靠机械力加压方式施加压力的另一种光生物细胞接种装置的示意图；
[0032]图4:本发明实施例提供的依靠气体加压方式施加压力的一种光生物细胞接种装置的不意图；
[0033]图5:本发明实施例提供的依靠机械力加压方式施加压力的一种光生物细胞接种装置的示意图；
[0034]图6:本发明实施例提供的依靠机械力加压方式施加压力的另一种光生物细胞接种装置的示意图；
[0035]图7:本发明实施例提供的依靠重力加压方式、或气体加压方式、或输送装置加压方式施加压力的一种光生物细胞接种装置的示意图；
[0036]图8:本发明实施例提供的依靠重力加压方式、或气体加压方式、或输送装置加压方式施加压力的另一种光生物细胞接种装置的示意图。
【具体实施方式】
[0037]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的一部分实施例，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。
[0038]如图1所示，本发明实施例提供了一种光生物细胞接种方法，其中，包括步骤:
[0039]S1、将光生物细胞分散于液体中以配制成含光生物细胞的溶液；
[0040]S2、预置相对于光生物细胞呈惰性的介质；
[0041]S3、根据光生物细胞可承受的压力和介质的附着强度，通过施加相应的压力将含光生物细胞的溶液喷射到介质上。
[0042]本发明实施例提供的光生物细胞接种方法，首先将光生物细胞分散于液体中以配制成均匀的含光生物细胞的溶液，然后通过施加压力将其喷射至预置好的介质上，在压力作用下，含光生物细胞的溶液将以大小均匀的液滴形式喷出，能够使光生物细胞均匀地附着在介质上；并且在压力作用下，喷射出的含光生物细胞的溶液具有一定的喷射强度，从而使光生物细胞牢固地附着在介质上。
[0043]需要说明的是，本发明实施例提供的光生物细胞接种方法可以根据介质面积大小、介质形状等调控喷射位置、喷射移动速度，使含光生物细胞的溶液能够被喷射至介质的任意位置，从而能够使含光生物细胞的溶液更加均匀地附着在介质上；还可以通过控制喷射量或喷射次数等控制喷射至介质上的光生物细胞量，从而实现所需的接种密度。而且，当接种量较大时，通过延长喷射时间或加大喷射量、增加喷射次数、增加喷射压力等方式，仍然能够使光生物细胞均匀、牢固地附着介质上。也就是说，本发明实施例提供的光生物细胞接种方法操作灵活，能够根据实际需要任意调节喷射压力、喷射位置、喷射移动速度、喷射量等参数，使光生物细胞更加均匀、牢固地附着在介质上，从而得到更好的接种效果。
[0044]需要说明的是，步骤SI中的光生物细胞为任何可以利用光能进行自养的生物细胞，比如微藻细胞、植物细胞等。
[0045]具体地，步骤SI中的液体可以是任何可以分散光生物细胞、且能保持其活性的液体，比如可以是水，即将光生物细胞分散于水中以配置成含光生物细胞的溶液。
[0046]上述步骤SI具体可以包括:向液体中添加防止光生物细胞失活的保护剂、和/或维持光生物细胞活性及生长所需的营养物质、和/或促使光生物细胞在介质上形成生物膜的促成膜物质；将光生物细胞分散于所述液体中以配制成含光生物细胞的溶液。即先将保护剂、和/或营养物质、和/或促成膜物质添加到液体中形成混合溶液，再将光生物细胞分散于上述液体中，从而配制成含光生物细胞的溶液。
[0047]在液体中添加上述防止光生物细胞失活的保护剂，可以防止因为氧化、溶胀、脱水、温度剧变、压力剧变、PH剧变、离子强度剧变等而造成光生物细胞失活。具体地，该保护剂例如可以为维生素C，以防止光生物细胞氧化，可以为氯化钠(NaCl)，以配成适合光生物细胞存活的浓度，从而防止光生物细胞溶胀及脱水，可以为磷酸二氢钾(KH2PO4)和磷酸氢二钾(K2HPO4)、和/或醋酸和醋酸钠，以缓解PH值剧变，也可以是上述任意两种或两种以上，总之，只要能够防止光生物细胞失活即可，本发明对此不作限定。
[0048]在液体中添加上述维持光生物细胞活性及生长所需的营养物质，可以保证光生物细胞在接种到介质之前、以及接种过程中能够更好地生长，该营养物质比如可以是光生物细胞培养所常用的碳源、氮源、无机盐