一種神經幹細胞連續灌注培養系統的製作方法
2023-04-25 21:47:01
專利名稱：一種神經幹細胞連續灌注培養系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種醫藥機械裝置，特別涉及一種神經幹細胞連續灌注培養系統。
背景技術：
幹細胞是指具有自我更新和多向分化潛能的原始細胞，是機體的起源細胞，在特定的條件下可分化成為一種或多種構成人體組織或器官的細胞。神經幹細胞(Neural Stem Cell, NSCs)是幹細胞的一種，神經幹細胞在神經發育和修復受損神經組織中發揮重要作用。神經幹細胞移植是修復和代替受損腦組織的有效方 法，能重建部分環路和功能。此外神經幹細胞可作為基因載體，用於顱內腫瘤和其它神經疾病的基因治療，利用神經幹細胞作為基因治療載體，彌補了病毒載體的一些不足。此外，神經幹細胞對於判斷藥效及藥物毒性等也有一定實用價值，如可以利用神經幹細胞培養技術觀察某些天然化合物和合成化合物的神經活性，為發展小分子治療藥物提供理論基礎。隨著對神經幹細胞應用領域的研究深入，神經幹細胞的培養分離也成為當下研究的熱點之一。目前神經幹細胞的分離技術有兩種1.懸浮培養分離法將神經組織消化分散後的單細胞懸液在培養皿中懸浮培養，形成神經球(直徑200微米左右)後傳代培養若干次分離得到的神經幹細胞(Experimental Neurology 156,71-83,1999)。這種方法需要依靠人工挑選神經球，在規模化培養中十分不便。2. FACS法先對神經幹細胞的特異性抗原進行螢光標記，用精密儀器來篩選幹細胞。這種方法雖可得到較高純度的幹細胞，但對幹細胞有一定的損害，並且需要價格昂貴的精密儀器(Proceeding of the National Academyof Sciences of the United States of America 97,14720-14725,2000)。綜上所述，研究並開發一種分離純度高且成本低廉、操作方便、可標準化控制監測、便於自動化和規模化培養的神經幹細胞連續灌注培養系統成為當下熱點。
實用新型內容本實用新型公開了一種神經幹細胞連續灌注培養系統，以克服現有人工培養幹細胞的不足，提供一種用於實驗室或醫療機構、細胞製備應用工業界的更為標準化、快速高效、使用範圍更廣的神經幹細胞灌注培養系統，使得實驗室、醫院或工廠能安全規模化地高效率和高質量地製備獲得幹細胞。更具體地，本實用新型的目的在於，採用動態細胞培養技術，提供了一種可連續灌注培養神經幹細胞的裝置，同時與智能監控裝置連接，從而構成一智能控制連續灌注培養神經幹細胞的系統。本實用新型提供的一種連續灌注培養神經幹細胞的系統，包括灌注培養系統和智能監控系統(10)，其中所述的灌流培養系統包括培養液存儲器(I)、細胞培養瓶(2)、細胞消化瓶(3)、廢液瓶(4)、收穫液瓶(5)、控速流體推進器(6)、可控速管道裝置(7)、流體推進器(8)和過濾裝置(9)，其連接為培養液存儲器通過所述的可控速管道裝置經控速流體推進器與智能監控系統連接，智能監控系統通過可控速管道裝置經控速流體推進器與細胞培養瓶連接，細胞培養瓶出口通過可控速管道裝置連接過濾裝置，流體推進器連接過濾裝置，智能監控系統分別與細胞培養瓶的進口和出口的入倉探頭組(13)和出倉探頭組(14)相連；所有裝置間的連接均由可控速管道系統密封無菌連接構成；所述的培養液存儲器用以盛放供細胞培養的無菌培養液，其包括固定形狀的密封無菌的罐、瓶、或袋系統，其出口與可控速管道系統密封無菌連接且設有通過無菌濾膜過濾器連通大氣的氣孔；優選地，所述的細胞培養瓶中設有攪拌器(11)；優選地，所述的細胞消化瓶中設有一孔徑為6微米的濾膜(12)；優選地，所述的過濾裝置為一孔徑為200微米的過濾裝置，且流體推進器可促進過濾裝置中的幹細胞神經球濾過；優選地，所述的智能監控系統為一自動監控功能的電腦終端與其所控制的各子裝·置包括其開關閥門所構成的系統，其可根據需要在無菌條件下更換不同儲液接口，以使不同液體流入本灌流培養系統；其可裝載插入所述細胞培養瓶和所述細胞消化瓶內部培養液的多個指標探頭，具備監控反應器內培養液面高度或培養液重量、檢測細胞濃度、取樣檢測、攪拌混合培養液、控制培養液PH值、溶氧濃度、溫度等；優選地，所述的細胞培養瓶為密封無菌裝置，上遊和下遊分別具有進出通道，其具有適合神經幹細胞生長的結構；優選地，所述可控速管道系統由細胞培養矽膠管及流體控速推進器組成本體，且任兩個裝置之間管道系統本體上帶有滑動控速夾或控速閥門，滑動控速夾位或控速閥門位於裝置出口處；優選地，所述的連接培養瓶的出口和入口的可控速管道系統可串聯所述的智能監控系統的指標探頭，以監控流入和流出培養瓶的培養液混合物的指標；優選地，所述的流體控速推進器和可控速流體推進器為常規無菌輸送液體裝置。本實用新型的有益效果是本實用新型採用上述設備結合成一系統後，採用細胞連續灌流培養系統，將反應器和培養瓶結合，將無細胞區培養基的混合前處理、細胞區的培養基方式連續灌流連接為一個統一完整的持續流程；用開啟關閉不同裝置的管道開關方式替代人工換液，不斷輸入新鮮反應液體，帶走細胞代謝產物，配有在線的監測系統，確保各項指標穩定，可大為減少物料汙染、人力搬運，反應流程標準化可控；且根據神經幹細胞的懸浮生長特性，在細胞培養裝置中增設多層濾膜以保證神經幹細胞的正常有效生長。本實用新型所述的裝置培養產量高、操作方便有效，可極大的提高生產效率，其製備工藝簡單，質量控制簡便，能在短期內高效獲得均一、優良的神經幹細胞產品，更適於大規模生產和商業應用；使用範圍特別廣，因此容易推廣應用，能夠在較短的時間內產生巨大的社會效益和經濟效益。
圖I是本實用新型的連續灌注培養神經幹細胞的系統的示意圖。
具體實施方式
[0020]本實用新型研究了現有的醫藥機械技術，提供了一種連續灌注培養神經幹細胞的系統。為了更清楚地描述本實用新型所提供的從胎盤提取幹細胞的裝置結構，以下將配合附圖詳細說明。附圖I為本實用新型的連續灌注培養神經幹細胞的系統的示意圖。下述提供的一些實驗數據以及下列實施例中按前述實用新型內容給出各種培養容器的形狀、及其使用方法及一些試驗研究內容，但應該理解本實用新型並不僅限於此處所列出的研究內容，還應該理解此處所使用的術語僅用於描述特定的實施例，而並不是對本實用新型的限定。實施例I本實用新型提供的連續灌注培養神經幹細胞的系統，包括灌注培養系統和智能監控系統(10)，其中所述的灌流培養系統包括培養液存儲器(I)、細胞培養瓶(2)、細胞消化瓶(3)、廢液瓶(4)、收穫液瓶(5)、控速流體推進器￠)、可控速管道裝置(7)、流體推進器 (8)和過濾裝置(9)，其連接為培養液存儲器通過所述的可控速管道裝置經控速流體推進器與智能監控系統連接，智能監控系統通過可控速管道裝置經控速流體推進器與細胞培養瓶連接，細胞培養瓶出口通過可控速管道裝置連接過濾裝置，流體推進器連接過濾裝置，智能監控系統分別與細胞培養瓶的進口和出口的入倉探頭組(13)和出倉探頭組(14)相連；所有裝置間的連接均由可控速管道系統密封無菌連接構成；所述的培養液存儲器用以盛放供細胞培養的無菌培養液，其包括固定形狀的密封無菌的罐、瓶、或袋系統，其出口與可控速管道系統密封無菌連接且設有通過無菌濾膜過濾器連通大氣的氣孔；所述的細胞培養瓶中設有攪拌器(11);所述的細胞消化瓶中設有一孔徑為6微米的濾膜(12);所述的過濾裝置為一孔徑為200微米的過濾裝置，且流體推進器可促進過濾裝置中的幹細胞神經球濾過；所述的智能監控系統為一自動監控功能的電腦終端與其所控制的各子裝置包括其開關閥門所構成的系統，其可根據需要在無菌條件下更換不同儲液接口，以使不同液體流入本灌流培養系統；其可裝載插入所述細胞培養瓶和所述細胞消化瓶內部培養液的多個指標探頭，具備監控反應器內培養液面高度或培養液重量大小、檢測細胞濃度、取樣檢測、攪拌混合培養液、控制培養液PH值、溶氧濃度、溫度等；所述的細胞培養瓶為密封無菌裝置，上遊和下遊分別具有進出通道，其具有適合細胞生長的結構；所述可控速管道系統由細胞培養矽膠管及流體控速推進器組成本體，且任兩個裝置之間管道系統本體上帶有滑動控速夾或控速閥門，滑動控速夾位或控速閥門位於裝置出口處；所述的連接培養瓶的出口和入口的可控速管道系統可串聯所述的智能監控系統的指標探頭，以監控流入和流出培養瓶的培養液混合物的指標；所述的流體控速推進器和可控速流體推進器為常規無菌輸送液體裝置。本實用新型提供的系統在使用時，首先將整個系統消毒滅菌，將獲得的幹細胞懸液接種於滅菌後的細胞培養瓶中培養，開始灌注培養液時，開啟培養液存儲器出口管道開關、智能監控系統管道開關和開啟控速流體推進器，培養液存儲器中的培養液被輸送到細胞培養瓶中，同時細胞培養瓶中的細胞培養狀況將匯總至智能監控系統，經智能監控系統調控後，培養液處於最適細胞生產的條件，包括最適的溶氧濃度、溶二氧化碳濃度、溫度、PH值等，進入細胞培養瓶進行連續灌注細胞培養；根據實際細胞生長等情況，培養液灌注流速在細胞培養過程中實時監控和即時調節。記錄細胞生長各項指標，當出現一定數量的幹細胞神經球時，開啟細胞培養瓶出口開關，將細胞液通過過濾裝置過濾，將直徑大於200微米的神經球移入細胞消化瓶中消化打散，細胞消化瓶出口設有一孔徑小於6微米的濾膜以防止排出消化液時將細胞一併排出進入廢液瓶；打散後的細胞重新進入細胞培養瓶內培養，直至重新出現需要消化打散的神經球時再次開啟細胞培養瓶出口開關，通過細胞培養瓶獲得的幹細胞懸液收集於收穫液瓶中。通過智能監控系統，可設定本系統的各裝置之間的開關和開啟時間長短，使得本系統形成一自動連續的培養神經幹細胞系統，既可將過濾、消化打散和培養同時進行。綜上所述，本實用新型提供一種神經幹細胞連續灌注培養的系統設計，採用細胞連續灌流培養系統，將反應器和培養瓶結合，將無細胞區培養基的混合前處理、細胞區的培養基方式連續灌流連接為一個統一完整的持續流程；用開啟關閉不同裝置的管道開關方式替代人工換液，不斷輸入新鮮反應液體，帶走細胞代謝產物，配有在線的監測系統，確保各項指標穩定，可大為減少物料汙染、人力搬運，反應流程標準化可控；且根據神經幹細胞的懸浮生長特性，在細胞培養裝置中增設多層濾膜以保證神經幹細胞的正常有效生長。本實用新型所述的裝置培養產量高、操作方便有效，可極大的提高生產效率，其製備工藝簡單，質量控制簡便，能在短期內高效獲得均一、優良的神經幹細胞產品，更適於大規模生產和商業應用；使用範圍特別廣，因此容易推廣應用，能夠在較短的時間內產生巨 大的社會效益和經濟效益。
權利要求1.一種連續灌注培養神經幹細胞的系統，包括灌注培養系統和智能監控系統(10)，其特徵在於 所述的灌流培養系統包括培養液存儲器(I)、細胞培養瓶(2)、細胞消化瓶(3)、廢液瓶(4)、收穫液瓶(5)、控速流體推進器￠)、可控速管道裝置(7)、流體推進器(8)和過濾裝置(9)，其連接為培養液存儲器通過所述的可控速管道裝置經控速流體推進器與智能監控系統連接，智能監控系統通過可控速管道裝置經控速流體推進器與細胞培養瓶連接，細胞培養瓶出口通過可控速管道裝置連接過濾裝置，流體推進器連接過濾裝置，智能監控系統分別與細胞培養瓶的進口和出口的入倉探頭組(13)和出倉探頭組(14)相連；所有裝置間的連接均由可控速管道系統密封無菌連接構成；所述的培養液存儲器用以盛放供細胞培養的無菌培養液，其包括固定形狀的密封無菌的罐、瓶、或袋系統，其出口與可控速管道系統密封無菌連接且設有通過無菌濾膜過濾器連通大氣的氣孔。
2.如權利要求I所述的連續灌注培養神經幹細胞的系統，其特徵在於所述的細胞培養瓶中設有攪拌器(11)。
3.如權利要求I所述的連續灌注培養神經幹細胞的系統，其特徵在於所述的細胞消化瓶中設有一孔徑為6微米的濾膜(12)。
4.如權利要求I所述的連續灌注培養神經幹細胞的系統，其特徵在於所述的過濾裝置為一孔徑為200微米的過濾裝置。
5.如權利要求I所述的連續灌注培養神經幹細胞的系統，其特徵在於所述的智能監控系統為一自動監控功能的電腦終端與其所控制的各子裝置包括其開關閥門所構成的系統，其可根據需要在無菌條件下更換不同儲液接口，以使不同液體流入本灌流培養系統；其 載插入所述細胞培養瓶和所述細胞消化瓶內部培養液的多個指標探頭。
6.如權利要求I所述的連續灌注培養神經幹細胞的系統，其特徵在於所述的細胞培養瓶為密封無菌裝置，上遊和下遊分別具有進出通道，其具有適合神經幹細胞生長的結構。
7.如權利要求I所述的連續灌注培養神經幹細胞的系統，其特徵在於所述可控速管道系統由細胞培養矽膠管及流體控速推進器組成本體，且任兩個裝置之間管道系統本體上帶有滑動控速夾或控速閥門，滑動控速夾位或控速閥門位於裝置出口處。
8.如權利要求I所述的連續灌注培養神經幹細胞的系統，其特徵在於所述的連接培養瓶的出口和入口的可控速管道系統可串聯所述的智能監控系統的指標探頭，以監控流入和流出培養瓶的培養液混合物的指標。
9.如權利要求I所述的連續灌注培養神經幹細胞的系統，其特徵在於所述的流體控速推進器和可控速流體推進器為常規無菌輸送液體裝置。
專利摘要本實用新型提供了一種連續灌注培養神經幹細胞的系統，包括灌注培養系統和智能監控系統，其中所述的灌流培養系統包括培養液存儲器、細胞培養瓶、細胞消化瓶、廢液瓶、收穫液瓶、控速流體推進器、可控速管道裝置、流體推進器和過濾裝置，其連接為培養液存儲器通過所述的可控速管道裝置經控速流體推進器與智能監控系統連接，智能監控系統通過可控速管道裝置經控速流體推進器與細胞培養瓶連接，細胞培養瓶出口通過可控速管道裝置連接過濾裝置，流體推進器連接過濾裝置，智能監控系統分別與細胞培養瓶的進口和出口的入倉探頭組和出倉探頭組相連；所有裝置間的連接均由可控速管道系統密封無菌連接構成；所述的培養液存儲器用以盛放供細胞培養的無菌培養液，其包括固定形狀的密封無菌的罐、瓶、或袋系統，其出口與可控速管道系統密封無菌連接且設有通過無菌濾膜過濾器連通大氣的氣孔。
文檔編號C12M1/36GK202482329SQ20122009840
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月15日 優先權日2012年3月15日
發明者楊立敏, 鄭佳威, 金宜強 申請人:上海安集協康生物技術有限公司