专利名称：基于i型胶原凝胶细胞微球成丝制备的装置的制作方法
技术领域：
本发明属于生物医学工程领域，涉及一种细胞微球体外成丝制备的装置。特别是涉及一种用于将细胞微球包被I型胶原凝胶形成活性丝线的装置。适合于生物医学工程领域体外制备具有细胞活性的细胞微球丝线，应用于组织工程复杂组织和器官的精确接种和再生医学的细胞治疗。
背景技术：
在组织工程和再生医学的临床应用中，传统的方法是通过传代进行细胞的大规模扩增，手工收获的种子细胞也是通过手工接种与生物材料进行复合，操作简单繁琐、容易污染、细胞接种不均勻。此外，目前高分子材料聚氨酯的成丝方法为溶液纺丝和熔融纺丝，这两种方法由于要在高温和溶液中进行，细胞不能存活而不能制备细胞微球丝线；静电纺丝技术是在纳米尺度上进行的纺丝技术，由于丝线的直径比细胞还细，也不能进行细胞微球成丝的制备。无法满足组织工程构建形态复杂的组织的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种将细胞微球包被I型胶原凝胶制备细胞微球活性丝线的装置，能够获得基于I型胶原凝胶的细胞微球活性单丝，能对细胞微球进行位置控制。对于细胞微球成丝装置，可以控制细胞微球与I型胶原凝胶的流动状态和流速，控制细胞微球成丝过程的温度，形成不同直径的带有细胞活性的果冻状的细胞单丝。本发明解决技术问题所采取的技术方案为
基于I型胶原凝胶细胞微球成丝制备的装置，包括细胞微球成丝装置、控制单元和测量单元。所述的细胞微球成丝装置由细胞微球与I型胶原凝胶混合定位机构、细胞微球丝线定型机构和细胞微球丝线收集机构三部分组成。所述的细胞微球与I型胶原凝胶混合定位机构包括右蠕动泵、混合容器上盖、I型胶原-培养液右入口、细胞微球成丝平台、细胞微球-I型胶原成丝管、左蠕动泵、细胞微球入口、混合容器、I型胶原-培养液左入口。细胞微球入口位于混合容器上盖的上方，混合容器上盖与混合容器连接形成一个封闭的无菌环境，I型胶原-培养液右入口与I型胶原-培养液左入口分别位于混合容器侧面相切的位置与混合容器向连通，使得进入混合容器的I型胶原-培养液形成螺旋流动的状态，I型胶原-培养液右入口与I型胶原-培养液左入口的入口分别与右蠕动泵和左蠕动泵相连，通过调节两个蠕动泵的流量可以控制旋流的速度，细胞微球经过细胞微球入口流入混合容器与螺旋流动会合形成螺旋向下的流动并进入细胞微球-I型胶原成丝管， 细胞微球必定处于流速最快的中心位置。通过细胞微球和I型胶原在细胞微球-I型胶原成丝管中的两相流动，可以形成I型胶原包被的细胞微球丝线的结构，这样就能对细胞微球进行了定位。整个细胞微球与I型胶原凝胶混合定位机构位于细胞微球成丝平台上。
所述的细胞微球丝线定型机构包括细胞微球成丝平台、37°C恒温洁净空气右入口、37°C恒温洁净空气左入口、支承杆、细胞微球-I型胶原成丝管、37°C洁净空气定型室和 37 °C恒温洁净空气出口。37°C洁净空气定型室位于细胞微球成丝平台下方和支承杆内部，两侧分别与37°C 恒温洁净空气右入口和37°C恒温洁净空气左入口连接，细胞微球-I型胶原成丝管穿过 37°C洁净空气定型室经37°C恒温洁净空气出口延伸出来。这样，37°C洁净空气通过两侧入口进入37°C洁净空气定型室，对I型胶原凝胶包被的细胞微球丝线形成定型的作用，并且， 37°C洁净空气经37°C恒温洁净空气出口流出，也能对从细胞微球-I型胶原成丝管流出的细胞微球丝线起到进一步定型和定位的作用。所述的细胞微球丝线收集机构包括底座、细胞微球-I型胶原成丝管和细胞微球丝线收集容器。细胞微球丝线收集容器位于底座的上方，细胞微球-I型胶原成丝管又位于细胞微球丝线收集容器的上方，当细胞微球丝线从细胞微球-I型胶原成丝管中流出时，能进入含有培养液的细胞微球丝线收集容器中进行收集。所述的控制单元包括触摸屏、可编程控制器、电机和调速器；通过触摸屏可以对细胞微球成丝装置进出参数设置和运行操作，触摸屏的指令通过数据线传给可编程控制器， 可编程控制器根据预先编制的软件完成对电机的控制，调速器能够对电机进行调速。所述的测量单元包括压力传感器、流量传感器、温度传感器、数据采集卡、测量软件；压力传感器和流量传感器采集的数据通过数据线传递给数据采集卡，数据采集卡通过测量软件将数据显示在电脑上。本发明专利与背景技术相比，具有的有益效果是能制备I型胶原包被的细胞微球活性丝线，克服了细胞悬液在细胞接种和细胞治疗中无法控制细胞位置的状态，为精确构建复杂组织和器官提供了大量的不同种类的细胞微球单丝，为组织工程与再生医学的临床应用提供了一种较好的装置。
图1是本发明关于细胞微球成丝装置外形结构图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步说明。如图1所示，基于I型胶原凝胶细胞微球成丝制备的装置，包括细胞微球成丝装置、控制单元和测量单元三个部分。细胞微球成丝装置包括细胞微球与I型胶原凝胶混合定位机构、细胞微球丝线定型机构和细胞微球丝线收集机构三部分组成。细胞微球与I型胶原凝胶混合定位机构包括右蠕动泵1、混合容器上盖2、1型胶原-培养液右入口 3、细胞微球成丝平台4、细胞微球-I型胶原成丝管7、左蠕动泵9、细胞微球入口 10、混合容器11、1型胶原-培养液左入口 12等部件构成。 细胞微球入口 10 位于混合容器上盖2的上方，混合容器上盖2与混合容器11连接形成一个封闭的无菌环境，I型胶原-培养液右入口 3与I型胶原-培养液左入口 12分别位于混合容器11侧面相切的位置与混合容器11向连通，使得进入混合容器11的I型胶原-培养液形成螺旋流动的状态，I型胶原-培养液右入口 3与I型胶原-培养液左入口 12的入口分别与右蠕动泵 1和左蠕动泵9相连，通过调节两个蠕动泵的流量可以控制旋流的速度，细胞微球经过细胞微球入口 10流入混合容器11与螺旋流动会合形成螺旋向下的流动并进入细胞微球-I型胶原成丝管7，由于稳定液体在普通圆管的流动状况是呈抛物线的形状，圆管中心的流速最快，细胞微球进入细胞微球-I型胶原成丝管7中时，细胞微球必定处于流速最快的中心位置。而外侧I型胶原-培养液的螺旋流动能将I型胶原均勻包被细胞微球，通过细胞微球和I型胶原在细胞微球-I型胶原成丝管7中的两相流动，可以形成I型胶原包被的细胞微球丝线的结构，这样就能对细胞微球进行了定位。整个细胞微球与I型胶原凝胶混合定位机构位于细胞微球成丝平台4上。细胞微球丝线定型机构包括细胞微球成丝平台4、37°C恒温洁净空气右入口 5、 37°C恒温洁净空气左入口 14、支承杆6、细胞微球-I型胶原成丝管7、37°C洁净空气定型室 13、37°C恒温洁净空气出口 15等部件构成。37°C洁净空气定型室13位于细胞微球成丝平台4下方和支承杆6内部，两侧分别与37°C恒温洁净空气右入口 5和37°C恒温洁净空气左入口 14连接，细胞微球-I型胶原成丝管7穿过37°C洁净空气定型室13经37°C恒温洁净空气出口 15延伸出来。这样，37°C洁净空气通过两侧入口进入37°C洁净空气定型室13，对I型胶原凝胶包被的细胞微球丝线形成定型的作用，并且，37°C洁净空气经37°C恒温洁净空气出口 15流出，也能对从细胞微球-I型胶原成丝管7流出的细胞微球丝线起到进一步定型和定位的作用。细胞微球丝线收集机构包括底座8、细胞微球-I型胶原成丝管7、细胞微球丝线收集容器16等部件组成。细胞微球丝线收集容器16位于底座8的上方，细胞微球-I型胶原成丝管7又位于细胞微球丝线收集容器16的上方，当细胞微球丝线从细胞微球-I型胶原成丝管7中流出时，能进入含有培养液的细胞微球丝线收集容器16中进行收集。控制单元由触摸屏、可编程控制器、电机、调速器等元件组成。通过触摸屏可以对细胞微球成丝装置进出参数设置和运行操作，触摸屏的指令通过数据线传给控制器，控制器根据预先编制的软件完成对电机的控制，调速器能够对电机进行调速。测量单元由压力传感器、流量传感器、数据采集卡、测量软件等部分组成。压力传感器和流量传感器采集的数据通过数据线传递给数据采集卡，数据采集卡通过测量软件将数据显示在电脑上。该细胞微球成丝装置的工作过程如下
1、将培养好的细胞微球经细胞微球入口 10注入，同时，将I型胶原凝胶溶液通过I型胶原-培养液右入口 3和I型胶原-培养液左入口 12注入混合容器11，形成螺旋向下的流动，并与细胞微球会合流入细胞微球-I型胶原成丝管7，由于形成了下螺旋运动，能够将细胞微球固定在细胞微球-I型胶原成丝管7的中央位置并均勻向下运动进入37°C洁净空气定型室13。2、将37°C恒温洁净空气经过37°C恒温洁净空气右入口 5和37°C恒温洁净空气左入口 14流入37°C洁净空气定型室13，最后，通过37°C恒温洁净空气出口 15竖直向下流出， 对整个细胞微球-I型胶原成丝管7进行保温的作用，使得I型胶原包被的细胞微球活性丝线定型流出。 3、流出的细胞微球活性丝线进入装满培养液的细胞微球丝线收集容器16，获得了具有细胞微球活性的丝线。
权利要求
1.基于I型胶原凝胶细胞微球成丝制备的装置，包括细胞微球成丝装置、控制单元和测量单元，其特征在于所述的细胞微球成丝装置由细胞微球与I型胶原凝胶混合定位机构、细胞微球丝线定型机构和细胞微球丝线收集机构三部分组成；所述的细胞微球与I型胶原凝胶混合定位机构包括右蠕动泵(1)、混合容器上盖O)、 I型胶原-培养液右入口(3)、细胞微球成丝平台G)、细胞微球-I型胶原成丝管(7)、左蠕动泵(9)、细胞微球入口(10)、混合容器(11)、I型胶原-培养液左入口(12)；细胞微球入口(10)位于混合容器上盖( 的上方，混合容器上盖( 与混合容器(11) 连接形成一个封闭的无菌环境，I型胶原-培养液右入口( 与I型胶原-培养液左入口 (12)分别位于混合容器(11)侧面相切的位置与混合容器(11)向连通，使得进入混合容器(11)的I型胶原-培养液形成螺旋流动的状态，I型胶原-培养液右入口( 与I型胶原-培养液左入口(1 的入口分别与右蠕动泵(1)和左蠕动泵(9)相连，通过调节两个蠕动泵的流量可以控制旋流的速度，细胞微球经过细胞微球入口(10)流入混合容器(11)与螺旋流动会合形成螺旋向下的流动并进入细胞微球-I型胶原成丝管(7)，细胞微球必定处于流速最快的中心位置；通过细胞微球和I型胶原在细胞微球-I型胶原成丝管(7)中的两相流动，可以形成I型胶原包被的细胞微球丝线的结构，这样就能对细胞微球进行了定位； 整个细胞微球与I型胶原凝胶混合定位机构位于细胞微球成丝平台(4)上；所述的细胞微球丝线定型机构包括细胞微球成丝平台(4)、37°C恒温洁净空气右入口 (5)、37°C恒温洁净空气左入口(14)、支承杆(6)、细胞微球-I型胶原成丝管(7)、37°C洁净空气定型室(13)和37°C恒温洁净空气出口(15)；37°C洁净空气定型室(1 位于细胞微球成丝平台(4)下方和支承杆(6)内部，两侧分别与37°C恒温洁净空气右入口(5)和37°C恒温洁净空气左入口(14)连接，细胞微球-I型胶原成丝管(7)穿过37°C洁净空气定型室(13)经37°C恒温洁净空气出口(15)延伸出来； 这样，37°C洁净空气通过两侧入口进入37°C洁净空气定型室(13)，对I型胶原凝胶包被的细胞微球丝线形成定型的作用，并且，37°C洁净空气经37°C恒温洁净空气出口(15)流出， 也能对从细胞微球-I型胶原成丝管(7)流出的细胞微球丝线起到进一步定型和定位的作用；所述的细胞微球丝线收集机构包括底座(8)、细胞微球-I型胶原成丝管(7)和细胞微球丝线收集容器(16)；细胞微球丝线收集容器(16)位于底座(8)的上方，细胞微球-I型胶原成丝管(7)又位于细胞微球丝线收集容器(16)的上方，当细胞微球丝线从细胞微球-I型胶原成丝管(7) 中流出时，能进入含有培养液的细胞微球丝线收集容器(16)中进行收集；所述的控制单元包括触摸屏、可编程控制器、电机和调速器；通过触摸屏可以对细胞微球成丝装置进出参数设置和运行操作，触摸屏的指令通过数据线传给可编程控制器，可编程控制器根据预先编制的软件完成对电机的控制，调速器能够对电机进行调速；所述的测量单元包括压力传感器、流量传感器、温度传感器、数据采集卡、测量软件、压力传感器和流量传感器采集的数据通过数据线传递给数据采集卡，数据采集卡通过测量软件将数据显示在电脑上。
全文摘要
本发明涉及一种基于I型胶原凝胶细胞微球成丝制备的装置。传统的方法是通过传代进行细胞的大规模扩增，手工收获的种子细胞也是通过手工接种与生物材料进行复合，操作简单繁琐、容易污染、细胞接种不均匀。本发明包括细胞微球成丝装置、控制单元和测量单元。细胞微球成丝装置由细胞微球与I型胶原凝胶混合定位机构、细胞微球丝线定型机构和细胞微球丝线收集机构三部分组成。本发明能制备I型胶原包被的细胞微球活性丝线，克服了细胞悬液在细胞接种和细胞治疗中无法控制细胞位置的状态，为精确构建复杂组织和器官提供了大量的不同种类的细胞微球单丝，为组织工程与再生医学的临床应用提供了一种装置。
文档编号C12M1/36GK102399679SQ20111037705
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者李宏 申请人:杭州电子科技大学