一种旋转式径向铺展轴向多片贴壁细胞培养器的制作方法

本发明涉及细胞培养器具技术领域，具体涉及一种旋转式径向铺展轴向多片贴壁细胞培养器。

背景技术：

高密度贴壁细胞培养是指在较小的体积内大量培养贴壁细胞的技术，具有单位体积生产率高、细胞培养量大的特点，是生物学和医学领域中广泛应用的基础技术。应用此技术可以产生大量的细胞因子、胶原、病毒颗粒等生物制品，也可以产生大量具有特殊功能的细胞类群来满足科研和临床需求。

生物体组织的形成、维持和修复依赖于细胞与细胞之间及细胞与胞外基质之间的相互作用，而体外培养的贴壁细胞通常为同种细胞，缺乏这种相互作用。这时细胞所处的生长环境与体内有较大差别，因而有些细胞(如肝细胞)不能很好地维持其生物学功能。而细胞共培养(即将不同种细胞共同培养)能更好地模拟在体环境，细胞间可通过物理接触或可溶性因子相互通讯，培养效果更好。

无论是单种细胞或者多种细胞共培养模型，都忽视了力学因素对细胞的影响。生物体始终处于动态力学环境之中，体内的细胞会受到各种力学刺激。这种力学刺激会影响细胞增殖、分化、迁移、凋亡等生物学过程，如静态培养的血管内皮细胞之间就缺乏紧密连接，而剪应力下培养的细胞紧密连接就与体内状态更接近。因此，在此体外培养时还必须提供持续不断的力学刺激来完善细胞功能。

生物反应器是实现高密度贴壁细胞培养的主要手段，但生物反应器的设计和操作比较困难。设计生物反应器时除了要考虑细胞共培养和流体动力学外，还要考虑传质问题和保证生长环境的均一性。现在已有多种商用或者实验室用高密度培养生物反应器，但都具有一些缺点。常见的流化床(如悬浮微载体)培养系统细胞易受剪切和碰撞损伤，滚瓶培养系统培养面积太小，中空纤维培养系统、固定床培养器和三维培养系统物质交换能力弱，有些培养系统采用了振荡、搅拌、灌注等方法来增强传质能力，但物质交换能力弱和培养环境均一性差的缺点仍未完全解决。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种旋转式径向铺展轴向多片贴壁细胞培养器，其不仅能够极大地增加细胞培养面积，而且能够实现培养液在培养时始终保持流动，保证培养的细胞与新鲜培养液充分接触，并对细胞施加流体剪切刺激，模拟了体内的生物力学环境。同时，在培养液流动时能够实现细胞培养器转动，减少了死体积，使培养液均匀混合，从而提升了细胞培养系统的传质能力，保证了细胞生长环境的均一性，具有传质能力强，生长环境均一性高，生物力学环境模拟效果好的优势。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种旋转式径向铺展轴向多片贴壁细胞培养器，包括：内部设置有安装腔室的细胞培养器主体，所述细胞培养器主体上设置有供培养液进出所述安装腔室的培养液进口和培养液出口；以及，设置于所述安装腔室内的、与所述细胞培养器主体固定装配且内部设置有培养室的、用于供贴壁且在细胞贴壁后能够供培养液流通的细胞培养器内芯，所述细胞培养器内芯上设置有培养液进液腔，所述培养液进液腔与所述培养液进口对接。

进一步地，所述细胞培养器内芯与所述安装腔室内壁之间设置有间隙以形成培养液出液槽。

进一步地，所述细胞培养器内芯包括：与所述安装腔室内靠近所述培养液出口一侧的内壁固定装配的培养室外筒；一端套接于所述培养室外筒上的、另一端与所述安装腔室内靠近所述培养液进口一侧的内壁固定装配的培养室出液筒，所述培养室出液筒用于供培养室内的培养液排出；设置于所述培养室出液筒内的、一端套接于所述培养室外筒上的、另一端与所述安装腔室内靠近所述培养液进口一侧的内壁固定装配的培养室内筒，所述培养室内筒用于形成培养液进液腔、并供培养液进入培养室；套设于所述培养室内筒上并沿所述培养室内筒径向向所述培养室出液筒一侧延伸的、用于供细胞贴壁以增大细胞培养面积的多片细胞培养片；以及，设置于相邻所述细胞培养片之间、所述细胞培养片与所述安装腔室内壁之间和所述细胞培养片与所述培养室出液筒之间的格栅，所述格栅用于固定所述细胞培养片。

进一步地，多片所述格栅等间距套接于所述培养室内筒上。

进一步地，所述培养室内筒上设置有多个供培养液进入培养室的进液孔，多个所述进液孔均呈圆形，且多个所述进液孔绕所述培养室内筒的轴线呈环形阵列排布。

进一步地，所述培养室出液筒上设置有多个出液孔，多个所述出液孔为腰形孔，且多个所述腰形孔绕所述培养室出液筒的轴线成环形阵列排布。

进一步地，多片所述细胞培养片上均成圆片状，且同一所述细胞培养片或不同所述细胞培养片上均可贴壁一种或多种细胞。

进一步地，所述培养室外筒上设置有多个圆孔，多个所述圆孔用于连通所述培养液出口与所述培养液出液槽，且多个所述圆孔绕所述培养室外筒的轴线呈环形阵列布设。

进一步地，所述细胞培养器本体包括：设置有所述培养液进口的进液口端盖；设置有所述培养液出口的出液口端盖；一端与所述进液口端盖固定装配的、另一端与所述出液口端盖固定装配的、用于与所述进液口端盖和所述出液口端盖围设成安装腔室的筒体；与所述培养液进口固定装配的、用于实现所述细胞培养器本体转动并为所述细胞培养器内芯输入培养液的第一旋转轴；以及，与所述培养液出口固定装配的、用于实现所述细胞培养器本体转动并将所述细胞培养器内芯内的培养液排出的第二旋转轴。

进一步地，第一旋转轴内设置有与培养液进液管连接的培养液进液通道，所述第二旋转轴内设置有与培养液出液管连通的培养液出液通道，当所述细胞培养器本体绕所述第一旋转轴和所述第二旋转轴转动时，所述培养液从所述培养液进液通道流入，并依次流经培养液进口、培养液进液腔、培养液出液槽和培养液出口后，从培养液出液通道排出。

采用上述技术方案后，本发明有益效果为：

1、通过在培养室内筒上设置多个细胞培养片，极大地增加了细胞培养的面积，从而提升了培养室的利用率；同时，在相邻细胞培养片之间、细胞培养片与安装腔室内壁之间和细胞培养片与培养室外筒之间设置有格栅，不仅对细胞培养片起到良好的固定作用，而且能够隔开细胞培养片，使得细胞培养片上培养的细胞能够与培养液充分接触；此外，细胞培养器本体能够绕第一旋转轴和第二旋转轴转动，并在转动时实现培养液的流动与更换，使得该细胞培养器能够实现旋转式培养和流动式培养同时进行，提升了传质能力，保证了细胞生长环境的均一性，还能够对细胞施加流体剪切刺激，模拟了体内的生物力学环境。

2、同一细胞培养片或不同细胞培养片上能够培养不同种类的细胞，不仅为细胞培养提供了一种新的实现方式，而且能够更加真实的模拟体内的生物化学环境，使细胞能够相互通讯，并通过细胞代谢产物进行相互调节，更好地实现其生物学功能。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例的整体结构示意图；

图2是本实施例沿图1中剖切线a-a剖切后的立体图；

图3是本实施例的爆炸图；

图4是本实施例中培养液的流向图。

附图标记说明：1、细胞培养器主体；11、安装腔室；12、培养液进口；13、培养液出口；14、培养液出液槽；15、进液口端盖；16、出液口端盖；17、筒体；18、第一旋转轴；181、进液通道；19、第二旋转轴；191、出液通道；2、细胞培养器内芯；21、培养室；22、培养液进液腔；23、培养室外筒；231、圆孔；24、培养室出液筒；241、出液孔；25、培养室内筒；251、进液孔；26、细胞培养片；27、格栅；3、进液管；4、出液管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

本实施例涉及一种旋转式径向铺展轴向多片贴壁细胞培养器，如图1-4所示，包括：细胞培养器主体1以及细胞培养器内芯2。

具体地，如图1-3所示，细胞培养器主体1内部设置有安装腔室11，且细胞培养器主体1上设置有供培养液进出安装腔室11的培养液进口12和培养液出口13。细胞培养器内芯2设置于安装腔室11内。细胞培养器内芯2与细胞培养器主体1固定装配，且细胞培养器内芯2内部设置有培养室21。细胞培养器内芯2用于供细胞贴壁，且在细胞贴壁后，细胞培养器内芯2能够供培养液流通。细胞培养器内芯2上设置有培养液进液腔22，培养液进液腔22与培养液进口12对接。

优选地，细胞培养器内芯2与安装腔室11内壁之间设置有间隙，从而形成培养液出液槽14。

进一步地，如图1-3所示，细胞培养器内芯2包括：培养室外筒23、培养室出液筒24、培养室内筒25、细胞培养片26以及格栅27。

具体地，如图1-3所示，培养室外筒23与安装腔室11内靠近培养液出口13一侧的内壁固定装配。培养室出液筒24一端套接于培养室外筒23上，培养室出液筒24的另一端与安装腔室11内靠近培养液进口12一侧的内壁固定装配。培养室出液筒24用于供培养室21内的培养液排出。培养室内筒25设置于培养室出液筒24内。培养室内筒25一端套接于培养室外筒23上，培养室内筒25的另一端与安装腔室11内靠近培养液进口12一侧的内壁固定装配。培养室内筒25用于形成培养液进液腔22，且培养室内筒25还用于供培养液进入培养室21。细胞培养片26设置有多片。细胞培养片26套设于培养室内筒25上、并沿培养室内筒25径向向培养室出液筒24一侧延伸。细胞培养片26用于供细胞贴壁，从而增大细胞培养面积，提升培养室21的利用率。格栅27套设于培养室内筒25上，且格栅27设置于相邻细胞培养片26之间、细胞培养片26与安装腔室11内壁之间和细胞培养片26与培养室出液筒24之间。格栅27用于固定细胞培养片26。

优选地，如图1-3所示，多片格栅27等间距套接于培养室内筒25上，使得细胞培养片26之间留有间距，使得细胞可以充分与培养液接触。

优选地，如图1-3所示，培养室内筒25上设置有多个供培养液进入培养室21的进液孔251。多个进液孔251均呈圆形，且多个进液孔251绕培养室内筒25的轴线呈环形阵列排布。在本实施例中，相邻细胞培养片26之间的间隙、细胞培养片26与安装腔室11内壁之间的间隙和细胞培养片26与培养室出液筒24之间的间隙均对应有一组进液孔251。

优选地，如图1-3所示，培养室出液筒24上设置有多个出液孔241。多个出液孔241为腰形孔，且多个腰形孔绕培养室出液筒24的轴线成环形阵列排布。

优选地，如图1-3所示，多片细胞培养片26上均成圆片状，且同一细胞培养片26或不同细胞培养片26上均可贴壁一种或多种细胞。这样设置的细胞培养器内芯2不仅为细胞培养提供了一种新的实现方式，而且能够更加真实的模拟体内的生物化学环境，使细胞能够相互通讯，并通过细胞代谢产物进行相互调节，更好地实现其生物学功能。

优选地，如图1-3所示，培养室外筒23上设置有多个圆孔231。多个圆孔231用于连通培养液出口13与培养液出液槽14，且多个圆孔231绕培养室外筒23的轴线呈环形阵列布设。

进一步地，如图1-3所示，细胞培养器本体包括：进液口端盖15、出液口端盖16、筒体17、第一旋转轴18以及第二旋转轴19。

具体地，进液口端盖15上设置有培养液进口12。出液口端盖16上设置有培养液出口13。筒体17一端通过紧固螺钉与进液口端盖15固定装配，筒体17的另一端通过紧固螺钉与出液口端盖16固定装配。筒体17用于与进液口端盖15和出液口端盖16围设成安装腔室11。第一旋转轴18与培养液进口12固定装配。第一旋转轴18用于实现细胞培养器本体转动、并为细胞培养器内芯2输入培养液。第二旋转轴19与培养液出口13固定装配。第二旋转轴19用于实现细胞培养器本体转动、并将细胞培养器内芯2内的培养液排出。

优选地，如图1-3所示，第一旋转轴18内设置有与培养液进液管3连接的培养液进液通道181。第二旋转轴19内设置有与培养液出液管4连通的培养液出液通道191。

需要说明的是，如图2、4所示，当细胞培养器本体绕第一旋转轴18和第二旋转轴19转动时，培养液从培养液进液通道181流入，并依次流经培养液进口12、培养液进液腔22、进液孔251、培养室21、出液孔241、培养液出液槽14、圆孔231和培养液出口13后，最后从培养液出液通道191排出，从而实现培养液的流动。

本实施例的工作原理大致如下述：通过在培养室内筒25上设置多个细胞培养片26，极大地增加了细胞培养的面积，从而提升了培养室21的利用率；同时，在相邻细胞培养片26之间、细胞培养片26与安装腔室11内壁之间和细胞培养片26与培养室外筒23之间设置有格栅27，不仅对细胞培养片26起到良好的固定作用，而且能够隔开细胞培养片26，使得细胞培养片26上培养的细胞能够与培养液充分接触；此外，细胞培养器本体能够绕第一旋转轴18和第二旋转轴19转动，并在转动时实现培养液的流动与更换，使得该细胞培养器能够实现旋转式培养和流动式培养同时进行，提升了传质能力，保证了细胞生长环境的均一性，还能够对细胞施加流体剪切刺激，模拟了体内的生物力学环境。

以上，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。