一种皮肤角质形成细胞气液面培养系统的制作方法

【技术领域】

本实用新型属于组织工程学皮肤培养技术领域，尤其涉及一种皮肤角质形成细胞气液面培养系统。

背景技术：

组织工程技术是近年来正在兴起的一门新学科，属于生物高技术范畴，其主要有软骨和骨组织构建、组织工程血管、神经组织工程、皮肤组织工程、口腔组织工程、肌腱韧带组织工程、眼角膜组织工程和肝、胰、肾、泌尿系统组织工程。

皮肤角质形成细胞是构成表皮的主要细胞，表皮是人体的第一道防护屏障，由于表皮的特性(内层细胞位于人体内部，外层细胞暴露在外部)，在该类细胞培养时，需要以气液面培养方式进行培养。气液面培养是在培养皿内加一层衬垫(一般采用纳米纤维膜)，在将皮肤角质形成细胞接种其上，加入培养基不超过衬垫水平，细胞通过衬垫吸收营养维持生长发育。气液面培养皮肤角质形成细胞的特点在于细胞生长如同正常皮肤生长，可形成多层类型正常皮肤的层次，某些生化指标接近正常皮肤。

但是，在气液面培养方法中，易发生培养基更换不及时，从而导致皮肤角质形成细胞死亡率过高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种皮肤角质形成细胞气液面培养系统，以提高皮肤角质形成细胞在气液面培养中的成活率。

本实用新型采用以下技术方案：一种皮肤角质形成细胞气液面培养系统，包括磁力搅拌器，磁力搅拌器的搅拌平台上放置有用于存放培养基的培养皿，培养皿内底部还放置有皮肤角质形成细胞支撑架；培养基的液面位于待培养皮肤角质形成细胞的中部；

皮肤角质形成细胞支撑架由中空底座和卡环组成，中空底座包括环形侧壁以及顶部的网状支撑平台，网状支撑平台用于放置待培养皮肤角质形成细胞，环形侧壁上开有培养基交换孔；卡环为环状，其侧壁下段为卡持部，卡持部用于卡扣在网状支撑平台环形侧壁的上部，以实现对待培养皮肤角质形成细胞的固定；

底座的内部空腔设置有搅拌子，搅拌子在磁力搅拌器作用下在内部空腔内运动，以使内部空腔内的培养基形成涡流并通过培养基交换孔与底座外部培养基流通交换。

优选的，中空底座环形侧壁的上段半径小于其下段半径，卡持部卡扣在环形侧壁上段外部。

优选的，卡环的卡持部开设有弧形孔。

优选的，培养基交换孔设于环形侧壁的下段。

本实用新型的有益效果是：通过皮肤角质形成细胞支撑架可以固定并放置待培养皮肤角质形成细胞，使待培养皮肤角质形成细胞于培养皿底面之间具有一定的高度，增加培养皿内培养基的存放量，避免由于未及时更换培养基而导致待培养皮肤角质形成细胞的死亡，同时由于培养基的存放量增加，可以减少培养基的更换频率，减少工作量；通过磁力搅拌器带动搅拌子做圆周运动，使中空腔体内的培养基可以通过培养基交换孔与外部培养基流通交换，避免由于中空腔体内的培养基流动性不够，引起中空腔体内培养基量的不足。

【附图说明】

图1为本实用新型一种皮肤角质形成细胞气液面培养系统的组成结构示意图；

图2为本实用新型实施例中支撑架底座的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中支撑架卡环的结构示意图；

图4为本实用新型的培养系统的使用状态示意图。

其中：1.培养皿；2.皮肤角质形成细胞支撑架；3.培养基；4.磁力搅拌器；5.搅拌子；

21.通孔；22.培养基交换孔；23.中空底座；24.网状支撑平台；25.卡环凸起部；26.卡环；27.弧形孔。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型公开了一种皮肤角质形成细胞气液面培养系统，如图1所示，包括磁力搅拌器4，以方便和皮肤角质形成细胞支撑架2内放置的搅拌子5相配合使用。本实施例中，皮肤角质形成细胞支撑架2采用圆筒形，按照大小不同分为不同型号，其直径(外径)大小为12～36mm，壁厚为2mm左右，搅拌子5的长度选取为2.5～10mm，以保证搅拌子5在中空腔体内的充分运动。

磁力搅拌器4的搅拌平台上放置有用于存放培养基3的培养皿1，培养皿1选用直径为5cm左右大小的培养皿，培养皿1底部还放置有皮肤角质形成细胞支撑架2，皮肤角质形成细胞支撑架2用于放置并固定待培养皮肤角质形成细胞。具体的，将待培养皮肤角质形成细胞种植到纳米纤维膜上(纳米纤维膜是一种支架材料，常采用可降解的生物材料制成，如胶原、壳聚糖、海藻酸盐等)，再将纳米纤维膜和待培养皮肤角质形成细胞一起放置在网状支撑平台24上，在这个过程中，纳米纤维膜的大小应大于网状支撑平台24的大小，以保证卡环26可以将纳米纤维膜和待培养皮肤角质形成细胞卡持住。

皮肤角质形成细胞培养初期，将角质形成细胞种植在以一型胶原为主要材料制作的纳米纤维膜上，经过3-5天培养，使细胞黏附生长在纳米纤维膜上，之后将多个长有角质形成细胞的纳米纤维膜层层叠加，形成多层膜结构，然后将该多层膜结构放置在网状支撑平台24上，进行气液面培养，使其结构及生物学功能接近表皮组织。在培养中，中间层的细胞可能因为培养基渗透不到，不能获取营养，容易死亡，所以加入搅拌子5和磁力搅拌器4，再利用皮肤角质形成细胞支撑架的培养基交换孔22，形成涡流，使培养基3流进流出皮肤角质形成细胞支撑架2，且在其内部空腔形成涡流的同时，培养基的液面会略微升高，有利于培养基3深入到中间层细胞，其次还有利于皮肤角质形成细胞支撑架2内外部培养基3的交换，即搅拌子5在磁力搅拌器4作用下在内部空腔内运动，以使内部空腔内的培养基3形成涡流并通过所述培养基交换孔22与底座23外部培养基3流通交换。

卡环26整体为环状，采用不锈钢材料制成，可以避免长期浸泡的培养基中生锈损坏等。卡环26为环状，其侧壁下段为卡持部，卡持部用于卡扣在网状支撑平台24环形侧壁的上部，以实现对待培养皮肤角质形成细胞的固定。卡环26侧壁上段高出网状支撑平台24，卡环26的侧壁下段为卡持部，卡持部用于卡扣在环状侧壁上段外部，以实现待培养皮肤角质形成细胞的固定，且其与网状支撑平台24侧壁的形状相同。在本实施例中卡持部和支撑平台均为圆环状，网状支撑平台24的外径10～34mm，卡持部的圆环内径为10～34mm，壁厚2mm左右，外径12～36mm，以使二者可以扣合卡持。卡环26的卡持部侧面开设有弧形孔27，通过弧形孔27也可以实现培养基3的流通，另一方面，弧形孔27还可以在拆卸卡环26时方便操作人员使力。

皮肤角质形成细胞支撑架2采用不锈钢材料制成，避免长期浸泡的培养基中生锈损坏等，其下部为中空腔体，皮肤角质形成细胞支撑架2由中空底座23和卡环26组成。

皮肤角质形成细胞支撑架2由中空底座23和卡环26组成，中空底座23包括环形侧壁以及顶部的网状支撑平台24，环形侧壁内部为空腔，可以容纳培养基3，使培养基3与待培养皮肤角质形成细胞底部的一层或几层相接触，以使待培养皮肤角质形成细胞获取营养，上部设置有用于放置待培养皮肤角质形成细胞的网状支撑平台24，网状支撑平台24上开设有多个通孔21，且布满网状支撑平台24，形成网状结构，以支撑纳米纤维膜，在网状支撑平台24的下方为底座23的内部空腔，在使用时其内充满培养基3，则内部空腔的培养基3和网状支撑平台24上待培养皮肤角质形成细胞底部的一层或几层相接触。中空底座23环形侧壁的上段半径小于其下段半径，这样网状支撑平台24的边缘与中空底座23的边缘之间呈阶梯状，可以方便卡环26进行卡持。

底座23的内部空腔内放置有搅拌子5，皮肤角质形成细胞支撑架2的环形侧壁的下段开设有培养基交换孔22，以实现空腔内外部的培养基流通交换，防止空腔内培养基3丧失营养而影响待培养皮肤角质形成细胞的生长。培养基3的液面位于待培养皮肤角质形成细胞的中部，这样，待培养皮肤角质形成细胞的顶层位于空气中，其它层位于培养基中，以保证待培养皮肤角质形成细胞实现真正的气液面培养。

在本实施例中，由于是皮肤角质形成细胞的培养，根据该细胞的特性其为多层细胞，那么，在将多层细胞放置到网状支撑平台24上面时，只能保证其最底层接触到培养基，中间层有可能接触不到培养基3，所以，增加了磁力搅拌器4和搅拌子5，搅拌子5在磁力搅拌器4的作用下在内部空腔内进行圆周运动，以使内部空腔内的培养基3形成涡流并通过培养基交换孔22与外部培养基3流通交换。这样一来，内部空腔外部的培养基3通过网状支撑平台24上的通孔21供给皮肤角质形成细胞的中间层，内部空腔内的营养液3通过培养基交换孔22流出流入，这样循环可以保证待培养皮肤角质形成细胞的中间层吸收到足够的培养基最终进行生长。

本实用新型通过增加了皮肤角质形成细胞支撑架2提升了待培养皮肤角质形成细胞在培养皿1中的高度，因此，可以在培养皿中倒入更多的培养基3，不仅减少了培养基更换的次数，而且避免了由于未及时更换培养基引起的皮肤角质形成细胞死亡的情况发生。

在本实施例中的培养皿、皮肤角质形成细胞支撑架2和搅拌子5等尺寸基础上，每次在培养皿中倒入培养基3的量从1ml提升到了6ml；更换频率从0.5天/次减少到3天/次，在一个皮肤角质形成细胞培养周期内(14天左右)，培养基更换次数由原来的15～30次，减少为4～5次，更换次数大大减少，有助于皮肤角质形成细胞的健康培养生长。

本实用新型的主要优势有以下几点：1、建立了一种培养表皮膜片的新系统；2、其更加便于操作，即通过测量支撑平台24的高度，再依据培养皿的横截面积，很容易计算出最精确的需加入培养基的量，这样能最大程度满足气液培养的要求；3、相对于传统的通过加入极少量培养基，粗略达到气液培养的操作，此系统可以加入较多培养基，更有利于细胞存活，减少了更换培养基的次数。