一种细胞培养装置的制造方法与流程

本发明涉及细胞培养技术领域，具体涉及一种细胞培养装置的制造方法。

背景技术：

爬片，也被称为细胞爬片(Round coverslip)，细胞爬片是根据实验研究的需要，使贴壁细胞在一定的固相表面贴壁生长从而获得一种体外细胞的实验材料。例如将盖玻片或载玻片浸在细胞培养基内，使贴壁细胞能够在基片上生长，这类细胞的生长必须有可以贴附的支持物，细胞依靠自身分泌的或培养基中提供的贴附因子才能在该支撑物表面上生长和增殖。爬片主要应用于细胞形态学、免疫细胞化学、核酸原位杂交等技术中。目前，在许多被检样本量庞大、待测指标众多的科研项目中，迫切需要在完全相同的实验条件下制备大量细胞爬片并对其进行各种分析和检测。

爬片一般为厚0.17mm，宽度为8mm/14mm/20mm/25mm等的圆形基片，爬片的表面经过TC(Tissue culture treated)处理，正反双面均可使用，该正反为相对概念；爬片的表面经过灭菌处理，保证爬片表面无菌。由于爬片表面具有永久的阳离子电荷，可以通过静电作用吸附冰冻切片组织或细胞，使之粘附在基片上，进而在基片和切片组织之间形成共价键，从而无需粘黏剂或者蛋白包被，该基片也能牢固的粘附切片或细胞。然而，爬片容易在光滑的细胞培养皿底部移动和重叠，使细胞在每片爬片上的生长条件及面积均不同，从而导致因爬片的同一性不好而影响实验结果产生偏差。为了更好的解决上述问题，业界基于爬片的设计对细胞培养装置做了如下改进：

CN203569115U公开了一种爬片培养皿的爬片结构，包括：爬片培养皿、爬片，所述爬片嵌装于所述爬片培养皿的小孔内，所述小孔的同一宽度两侧的底部设置有底托，所述爬片支承于所述底托上，其特征在于：所述爬片的主体为圆形结构，所述爬片的主体外环面设置有侧上翻的外凸折角，且所述外凸折角通过中部加强筋连接所述主体，使用状态下的所述外凸折角位于一侧的所述底托上方。

CN202214367U公开了一种高密度阵列式细胞爬片培养皿用玻片固定架，设有横撑，所述横撑的水平方向上接有多个间隔设置的凸起。凸起可以将置于凹槽中的玻片固定，可有效防止漂浮、脱位或移动。

上述两篇文献分别通过将爬片与培养皿底部凹槽间接通过连接筋连接固定，或者通过将爬片限制在培养皿底部凹槽和凸起之间，两者均效解决爬片漂浮、脱位或移动的技术问题。

但是，由于上述两篇文献公开的爬片均安装在培养皿的内壁底面开设的凹槽内，这种空间位置关系导致当将细胞悬液滴在爬片上时，细胞悬液容易顺着爬片的边缘流入培养皿和爬片之间的空隙里。从而爬片上表面的细胞不够集中，影响爬片后续检测如HE染色和免疫细胞化学染色的结果观察。此外，上述两篇文献公开的爬片均需单独制作并单片安装固定于培养皿内，工艺过程复杂，因此，亟待需要提供一种爬片结构，能够有效解决细胞悬液流入爬片与培养皿之间的空隙的技术问题，同时极大简化产品的制造工艺。

技术实现要素：

本发明提供了一种细胞培养装置的制造方法，能够有效解决细胞悬液流入爬片与目标培养器材之间的空隙的技术问题，并极大简化产品的制造工艺。

本发明提供的一种细胞培养装置的制造方法，包括：

根据预定程序对原始基片进行数控切割，得到爬片01，该爬片01包括：

爬片基片1和子爬片2；

爬片基片1设有至少N个镂空部11，子爬片2通过M个易断连接件3固连在该镂空部11内，其中，N和M均为彼此不相关的自然数，且爬片基片1、子爬片2和易断连接件3一体成型；

将爬片01的一个面和与之相匹配的培养器材即目标培养器材的内壁底面通过物理或者化学的方法进行无缝固连。

可选的，

步骤根据预定程序对原始基片进行数控切割，得到爬片01还包括：

子爬片2包括子爬片本体21和手柄22；

子爬片本体21与手柄22通过柔性件23固连。

可选的，

步骤根据预定程序对原始基片进行数控切割，得到爬片01之后，步骤将爬片01的一个面和与之相匹配的培养器材即目标培养器材的内壁底面通过物理或者化学的方法进行无缝固连之前还包括：

根据预定程序对所述手柄22进行数控雕刻处理，在手柄22的表面生成隐含顺序性的标记凹陷24。

可选的，

步骤根据预定程序对手柄22进行数控雕刻处理之后，步骤将爬片01的一个面和与之相匹配的培养器材即目标培养器材的内壁底面通过物理或者化学的方法进行无缝固连之前还包括：

对手柄22进行着色处理，在标记凹陷24内附着着色层。

可选的，

步骤根据预定程序对原始基片进行数控切割，得到爬片01之后，步骤将爬片01的一个面和与之相匹配的培养器材即目标培养器材的内壁底面通过物理或者化学的方法进行无缝固连之前还包括：

在手柄22表面涂覆隐含顺序性的标记层25。

可选的，

步骤在手柄22表面涂覆隐含顺序性的标记层25之后，步骤将爬片01的一个面和与之相匹配的培养器材即目标培养器材的内壁底面通过物理或者化学的方法进行无缝固连之前还包括：

对手柄22进行着色处理，在标记层25上附着着色层。

可选的，

易断连接件3的宽度被控制为范围在0.1-0.3mm之间。

可选的，

原始基片厚度被控制在不小于0.08mm的范围内。

可选的，

步骤根据预定程序对原始基片进行数控切割，得到爬片01之后，步骤将爬片01的一个面和与之相匹配的培养器材即目标培养器材的内壁底面通过物理或者化学的方法进行无缝固连之前还包括：

在爬片01的至少一个面上涂敷亲水层。

可选的，

数控切割包括激光切割、离子切割、水流切割、刀具切割和火焰切割中的一种或者多种组合。

可选的，

步骤根据预定程序对原始基片进行数控切割之前还包括：将激光切割机初始化参数配置为两种模式；

第一模式包括：初始速度为10mm/s、加工速度为30mm/s、拐角速度为100mm/s、拐弯速度为15mm/s、激光能量为15％、拐角激光能量为10％、穿孔功率为50％和穿孔时间为1s；

第二模式包括：初始速度为10mm/s、加工速度为30mm/s、拐角速度为100mm/s、拐弯速度为15mm/s、激光能量为5—6％、拐角激光能量为5—6％、穿孔功率为50％和穿孔时间为0s。

可选的，

步骤根据预定程序对原始基片进行数控切割之前还包括：

将激光切割的辅助气体配置为氮气。

可选的，

将爬片01的一个面和与之相匹配的培养器材即目标培养器材的内壁底面通过物理或者化学的方法进行无缝固连的方式包括：

UV光固、超声波处理和热压处理中的一种或者多种组合。

可选的，

步骤将爬片01的一个面和与之相匹配的培养器材即目标培养器材的内壁底面通过物理或者化学的方法进行无缝固连之前还包括

对UV光固点胶机进行初始点胶参数配置，包括：

速度为20mm/s、提前开胶为0.2s—0mm、关胶延时为0s、退枪高度为2mm、拉丝工艺为不拉丝、枪头与物间距为0—0.2mm以及枪压为0.3Mpa；

对UV光固点胶机进行初始固化参数配置，包括：

灯管功率为2KW、传送速度为0—10mm/s、灯管与物间距为120—150mm；电流为12A、电压为220V以及固化时间为60s。

可选的，

所使用的胶黏剂被配置为如下条件：

表面张力为30.4mN/m、固化速率为2.6s、附着力为1级、透光率为90.4％以及雾度为0.1％。

依照上述方法制造的爬片包括了爬片基片和子爬片，爬片基片与目标培养器材的内壁底面相接触的一个面上设有固定层，该固定层的另一侧用于与该目标培养器材的内壁底面进行无缝固连；爬片基片设有镂空部，子爬片通过易断连接件固连在该镂空部内。本发明设计的爬片为整体片状结构，每个子爬片通过两个连接点固定在整体片材上，同时整体片材通过物理及化学的方法完全贴附于目标培养器材，如培养皿2、培养瓶或培养板的内壁底面上。这样一来，每个子爬片和培养器材的内壁底面就没有间隙，从而有效解决了因细胞悬液流入爬片与培养皿之间的空隙而在爬片背面生长的技术问题。由于应用于后续处理的子爬片与细胞培养皿之间不存在任何连接关系，从而子爬片可以很容易的从易断连接件上脱离，作为进一步细胞实验的对象。

附图说明

图1为本发明中一种爬片实施例的结构示意图；

图2为图1中子爬片的放大图；

图3为本发明中一种爬片的细胞培养装置实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种细胞培养装置的制造方法，能够有效解决细胞悬液流入爬片与培养器材之间的空隙的技术问题。

下面先对该细胞培养装置的制造方法进行介绍：

首先根据预定程序对原始基片进行数控切割，得到爬片01；

需要说明的是，该爬片具体包括：

爬片基片1设有至少N个镂空部11，子爬片2通过M个易断连接件3固连在该镂空部11内，其中，N和M均为彼此不相关的自然数，且爬片基片1、子爬片2和易断连接件3一体成型；

再将爬片01的一个面和与之相匹配的培养器材即目标培养器材的内壁底面通过物理或者化学的方法进行无缝固连；

需要说明的是，上述物理或者化学处理方式，可以认为包括但不限于以下三种方式：

第一种方式是UV光固化，一般是指需要用紫外线固化的涂料、油漆、油墨、胶粘剂、胶水或其它灌封密封剂的固化条件或要求，其区别于加温固化、胶联剂固化和自然固化等。

第二种方式是超声波固化，超声波由超声波发生器产生，由于超声波对目标材料处理期间产生压力和振动，导致材料分子之间产生机械压力，释放出热量进而使接点位置的材料软化进而实现粘合。

第三种方式可替代的方式是热压粘合，较之前面两种，该方案实施更容易。

本实施例主要采用液态UV胶水通过UV光固作为贴合方式，此种贴合方式贴合的粘性较强，工艺可操作性极强，且不易产生气泡或者凹痕。并经过细胞培养的实验验证，从液态UV光胶的固化行为，其化学结构、热性质、光学性能、抗UV黄化、剥离粘接强度以及耐溶剂性能几个方面均能满足实验的应用要求。实验证明：UV光固方式具有无毒、无味、稳定性高的效果，细胞在72小时的培养下均未出现异常，胶接界面也不剥离。

由于UV胶是液态的，在自然环境下是很难固化的。本实施例中选用UV照射装置进行操作，该装置能够产生紫外光，UV胶经过紫外线照射后发生化学反应，由液态变成固态。

这种方式，固化速度快，又节约时间，有利于自动化生产线作业，提高生产效率。

下面以具体应用的例子进行说明，如具体对UV光固点胶机进行初始点胶参数配置，包括：

速度为20mm/s、提前开胶为0.2s—0mm、关胶延时为0s、退枪高度为2mm、拉丝工艺为不拉丝、枪头与物间距为0—0.2mm以及枪压为0.3Mpa；

对UV光固点胶机进行初始固化参数配置，包括：

灯管功率为2KW、传送速度为0—10mm/s、灯管与物间距为120—150mm；电流为12A、电压为220V以及固化时间为60s。

最终的涂布、贴合、固化结果表明，UV光固强度及输送带传送的速度在上述参数配置下，胶黏剂粘接性能最佳，对基材的破坏最小。

为了达到较高的物理机械性能，而且具有优异的光学性能，本实施例中所使用的胶黏剂被配置为如下条件：

表面张力为30.4mN/m、固化速率为2.6s、附着力为1级、透光率为90.4％以及雾度为0.1％。

上面对爬片和培养器材的贴合方法进行了详细的说明。

下面对爬片的制造方法进行说明，在本实施例提到了第一步需要根据预定程序对原始基片进行数控切割，得到爬片01。其中，数控切割又包括激光切割、离子切割、水流切割、刀具切割和火焰切割等。

下面以一个实际应用的激光切割的例子进行说明：

在切割操作开始前，需要对激光切割机进行初始化配置，由于激光穿孔的孔径随激光功率、激光脉冲宽度、辅助气体压强的增大而增大。且采用氧气作为辅助气体,容易使孔径明显增大，孔的质量变差，热影响区增大。为了满足小孔群孔径误差小和孔壁光滑的需求。

本实施例中将激光切割的辅助气体配置为氮气。

将激光切割机初始化参数配置为，具体包括初始速度为10mm/s、加工速度为30mm/s、拐角速度为100mm/s、拐弯速度为15mm/s、激光能量为15％、拐角激光能量为10％、穿孔功率为50％和穿孔时间为1s。

首先将一块原始基片置于激光切割机内，比如该原始基片是矩形的。当激光切割机开始工作后，激光头发出激光，激光头受机械臂牵引，激光头在该原始基片上方做第一圆周运动，得到第一圆形基片；

接着，激光头移动到该第一圆形基片上，在预定位置做第一圆弧运动，并在该第一圆形基片上留下第一道圆弧镂空槽，激光头停止发出激光；

然后，激光头沿第一圆弧运动延长线方向继续运动预定的距离，再发出激光；

接着，激光头继续第一圆弧运动延长方向，做第二圆弧运动；

然后，激光头沿原始基片纵向做第一直线运动，移动预定距离后沿垂直该直线方向移动预定距离后，再沿做首次直线运动反向，且平行首次直线运动的第二直线运动；

接着，做第二圆弧运动的镜像运动。

并留下与第一道圆弧镂空槽镜像设置的第二道圆弧镂空槽。

经过上述激光雕刻后，获得第一组具有基片1、子爬片2和易断连接件3的爬片。

本实施例中，爬片为整体片状结构，每个子爬片通过两个连接点固定在整体片材上，同时整体片材通过物理及化学的方法完全贴合在目标培养器材的底平面上。这样一来，每个子爬片和培养皿的底平面就没有间隙，从而有效解决了细胞悬液流入爬片与培养皿之间的空隙的技术问题。由于应用于后续处理的子爬片与细胞培养器材之间不存在任何连接关系，从而子爬片可以很容易的从易断连接件上脱离，作为进一步细胞实验的对象。

下面对本发明提供的细胞培养装置制造方法实施例作进一步的说明：本发明提供的细胞培养装置的制造方法第二实施例与第一实施例不同在于，

该子爬片2具体包括子爬片本体21和手柄22；

子爬片本体21与手柄22通过柔性件23固连。

本实施例中，由于爬片表面带有正电荷，如果用手触摸将使得电荷中和，导致细胞贴壁效果不佳，从而影响后续操作。手柄22通过柔性件23固连，一般的手柄22与本体21之间具有一定倾斜角，该倾斜角是柔性件23产生的技术效果。从而方便通过镊子一类的器材夹取。

具体操作可以通过激光切割机实现。在第一实施例中已经介绍了利用激光切割获得子爬片本体21的技术方案。

进一步可以在三次直线运动，形成手柄22之后，将激光头移动到手柄22和子爬片本体21的连接处的起始端，并应用此前熔断基片功率的一半功率发出激光，接着激光头从起始端移动到该连接处的终止端，具体做圆弧运动还是直线运动在此不做具体限定。

下面对本发明提供的细胞培养装置制造方法实施例作进一步的说明：本发明提供的细胞培养装置的制造方法第三实施例与前述实施例不同在于，

该手柄22上设有隐含顺序性的标记凹陷24或标记层25。

标记凹陷24或标记层25均设有着色层。

本实施例中，为了便于后续操作中采样比对，从而追溯样本来源。在手柄22上可以通过激光雕刻的方式留下刻痕。

具体可以将激光切割机的初始参数配置为：

初始速度为10mm/s、加工速度为30mm/s、拐角速度为100mm/s、拐弯速度为15mm/s、激光能量为5—6％、拐角激光能量为5—6％、穿孔功率为50％和穿孔时间为0s。

需要说明的是隐含顺序性的标记包括但不限于如各种语种的阿拉伯数字、英文字母、罗马数字以及日文假名中的一种或者多种组合，在此不做具体限定。

需要说明的是，爬片、培养器材以及细胞悬液均为透明状态，操作人员不易分辨爬片所处的位置，从而对夹取爬片的操作构成影响。因此，在标记凹陷24或标记层25均设置着色层有效解决了该技术问题。具体着色方案在此不做赘述。

下面对本发明提供的细胞培养装置制造方法实施例作进一步的说明：本发明提供的细胞培养装置的制造方法第四实施例与前述实施例不同在于，

易断连接件3的宽度范围在0.1-0.3mm之间。

本实施例中，当该易断连接件3的宽度小于0.1mm时，子爬片2容易产生翻折，当大于0.3mm时，通过镊子夹取手柄22该易断连接件3不易断裂。本实施例中限定范围经力学试验检验，凡在该范围的产品，以及应用该方法得到的产品均在本实施例的保护范围内。

下面对本发明提供的细胞培养装置制造方法实施例作进一步的说明：本发明提供的细胞培养装置的制造方法第四实施例与前述实施例不同在于，

爬片基片1和子爬片2的厚度不小于0.08mm。目前最薄的爬片厚度为0.17mm，而本实施例中的爬片厚度为0.08mm，进一步提高了透光率，有效的为后续实验步骤提高优质保障。

上面对本发明提供的细胞培养装置制造方法实施例进行了说明，本发明还提供一种应用上述爬片的细胞培养装置，具体包括：

上述爬片01和目标培养器材，包括但不限于培养皿02、培养板或培养瓶；

爬片01和目标培养器材的内壁底面通过上述固定层固连；

该培养皿02的内壁底面设有疏水层；

该爬片01的表面设有亲水层。

本实施例中，该爬片具体包括了爬片基片和子爬片，爬片基片与目标培养器材的内壁底面相接触的一个面上设有固定层，该固定层的另一侧用于与该目标培养器材的内壁底面进行无缝固连；爬片基片设有镂空部，子爬片通过易断连接件固连在该镂空部内。本发明设计的爬片为整体片状结构，每个子爬片通过两个连接点固定在整体片材上，同时整体片材通过物理及化学的方法完全贴附于目标培养器材，如培养皿2、培养瓶或培养板的内壁底面上。这样一来，每个子爬片和培养器材的内壁底面就没有间隙，从而有效解决了因细胞悬液流入爬片与培养皿之间的空隙而在爬片背面生长的技术问题。由于应用于后续处理的子爬片与细胞培养皿之间不存在任何连接关系，从而子爬片可以很容易的从易断连接件上脱离，作为进一步细胞实验的对象。

上面对爬片已经进行了说明，需要进一步说明的是疏水层的效果可以使表观接触角CA介于90～135度之间，甚至可以达到150度以上的超疏水效果。

该培养皿02进一步包括一凸缘03，沿该凸缘03径向设有凹凸结构层。该设计可以有效增大夹持物与培养皿02之间的摩擦系数，从而起到防滑的效果。

上述实施例中均未限定爬片以及细胞培养装置的形状，优先为圆形，但不限于圆形、多边形，其中包括三角形、矩形、正方形、五边形、六边形等等，在此不进行枚举。激光切割的程序也需要因爬片形状而定，且在一个爬片上可以设置多个子爬片，且可以使每个子爬片的尺寸不一，从而适应于不同条件的需求。

以上所述，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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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所述以权利要求的保护范围为准。