一种应用于骨组织工程微组织培养的生物灌流反应系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种应用于骨组织工程微组织培养的生物灌流反应系统。所述反应系统包括蠕动泵、营养液储液瓶和反应瓶，在反应瓶内设有一个或多个组织灌流室，并在每个组织灌流室上开设有多个营养液灌流孔，每个组织培养室内并排设置一个或多个组织培养室，多个营养液灌流孔分布在对应每个组织培养室的位置，并贯穿所对应的组织培养室；所述蠕动泵分别通过灌流管道与营养液储液瓶的进液管和反应瓶上部的进液口密封连通，反应瓶底部设有出液口通过灌流管道与营养液储液瓶的出液管密封连通。本实用新型专利技术能够确保微组织在培养过程中周围的营养和氧气处于不断更新过程，有利于细胞外基质的形成，从而促进微组织间形成牢固的连接。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于骨组织工程微组织培养的生物灌流反应系统
本技术属于生物工程领域，具体是一种应用于骨组织工程微组织培养的生物灌流反应系统。
技术介绍
基于创伤、感染或其他原因所导致的大段骨缺损是临床常见难题，与传统修复方法(自体骨，生物材料填充等)相比，以间充质干细胞(MSC)为核心的骨组织工程移植物(TEBG)具有成骨活性好，创伤小，免疫原性低等优点，是一种较有潜力的治疗方式。但是，前期研究发现经典骨组织工程方法对大段骨缺损修复效果欠佳，主要原因可能是外源性MSC随机接种在支架材料上，导致支架上细胞分布不均匀；再加上MSC早期存活率低，成骨分化少，以及血管化不足等原因，影响了其修复效果。基于凝胶的微组织技术可体外模拟MSC三维生长环境，减少植入体内过程中种子细胞损伤，还可基Bottom-up策略组装成细胞均一分布、利于微血管长入的移植物，进一步提高MSC早期体内存活率。但是如果采用传统的静态培养的方式进行微组织的培养，有两个方面的不足：1.由于静态培养时没有培养液的交换，为了保证给材料上的细胞提供充足的营养与氧气，需要每天进行换液，这样不仅容易导致污染，也需要消耗大量培养液；2.单纯的静态培养往往不能完全模拟细胞在体内所处的内环境，导致细胞不能产生足够的细胞外基质，从而不能使微组织间形成有效连接。
技术实现思路
本技术根据现有技术的不足提供一种应用于骨组织工程微组织培养的生物灌流反应系统，该反应系统使用方便，可以节约大量的成本。为了解决上述技术问题，本技术提供了如下的技术方案：所述一种应用于骨组织工程微组织培养的生物灌流反应系统，其特征在于：所述反应系统包括蠕动泵、营养液储液瓶和反应瓶，所述营养液储液瓶的瓶口设有进液管、出液管和换气管，所述进液管的底端置于营养液储液瓶内的营养液液面以下，出液管和换气管的底端高于营养液液面，在换气管置于营养液储液瓶的部分设有空气过滤网；所述反应瓶上部设有进液口，底部设有出液口，在反应瓶内设有一个或多个组织灌流室，并在每个组织灌流室上开设有多个营养液灌流孔，每个组织培养室内并排设置一个或多个组织培养室，多个营养液灌流孔分布在对应每个组织培养室的位置，并贯穿所对应的组织培养室；所述蠕动泵通过第一灌流管道和第二灌流管道分别与营养液储液瓶的进液管和反应瓶上部的进液口密封连通，反应瓶底部设有出液口通过第三灌流管道与营养液储液瓶的出液管密封连通。本技术较优的技术方案：所述反应瓶是由上、下瓶体通过螺纹密封连接而成，进液口设置在上瓶体上部，出液口设置在下瓶体的下部，在每个瓶体内至少设置一个组织灌流室，多个组织灌流室上营养液灌流孔相互连通。本技术较优的技术方案：所述组织灌流室包括底盘和盖板，在底盘上并排设置有一个或多个上敞口式组织培养室，在盖板的上对应设有一个或多个培养室密封盖，所述盖板倒扣在底盘上方，且盖板上的每个培养室密封盖与底盘上的每个组织培养室密封盖合，并通过锁扣连接；在底盘和盖板上开设有多个相互对应的营养液灌流孔，且底盘和盖板上的多个营养液灌流孔均通向组织培养室内。本技术较优的技术方案：在反应瓶内设有3-6个组织灌流室，每个组织灌流室的外形为圆柱形，其外径与反应瓶的内径相同，并水平嵌入瓶体内，且多个组织灌流室相互平行或重叠；在每个组织灌流室的上端面和下端面设有相互连通的营养液灌流孔。本技术较优的技术方案：所述营养液灌流孔的孔径为800-1200μm。本技术较优的技术方案：所述蠕动泵为卡片式蠕动泵。本技术较优的技术方案：所述上、下瓶体的大小、形状相同，每个瓶体的其中一端呈锥形，另一端为圆柱形，并在其圆柱端开口处设有相互匹配的连接螺纹。本技术较优的技术方案：所述组织灌流室是由3D打印机打印而成，其组织灌流室为圆柱形腔体，所述锁扣是由设置在每个组织灌流室上的卡栓和开设在对应培养室密封盖上的卡口组成.本技术的蠕动泵为北京慧宇伟业公司提供的卡片式蠕动泵，可同时连接四套装置，所述灌流管道均采用硅胶管，营养液储液瓶上的进液管、出液管和换气管均用空心玻璃管，换气管通过一小段硅胶管与滤网连接，反应瓶由有机玻璃PC制成。本技术的有益效果：(1)本技术在进行微组织的培养时，其培养液在灌流装置内不断流动，使得微组织周围的营养和氧气处于不断更新的过程中，不需要频繁进行换液，减少了不必要的污染和培养液的浪费；(2)本技术中流动的液体更符合细胞在体内的内环境，有利于细胞外基质的形成，从而促进微组织间形成牢固的连接，使微组织能组装成一个大的组织工程复合物。(3)本技术的储液瓶包括出口和入口，并通过硅胶管与蠕动泵和反应瓶连接，实现培养液的循环流动，储液瓶与空气相连的玻璃管通过一小段硅胶管与滤网连接，可确保其无菌性；(4)本技术的反应瓶是由上、下两部分组成，并通过螺纹连接，保证了其密封性，又可以方便放入和替换内部的组织培养笼，其内部的组织灌流室设有多个腔体，可以同时培养多个骨组织工程复合物。本技术整体结构简单、使用方便，能够确保微组织在培养过程中周围的营养和氧气处于不断更新过程，有利于细胞外基质的形成，从而促进微组织间形成牢固的连接。附图说明图1是本技术整体结构示意图；图2是本技术的反应瓶放大示意图；图3是本技术的组织灌流室的结构示意图；图4是组织灌流室底盘的结构示意图；图5是组织灌流室盖板的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明。如图1所示的一种应用于骨组织工程微组织培养的生物灌流反应系统，包括蠕动泵1、营养液储液瓶2和反应瓶3，所述蠕动泵1为卡片式蠕动泵，所述营养液储液瓶2的瓶口设有进液管2-1、出液管2-2和换气管2-3，所述进液管2-1的底端置于营养液储液瓶2内的营养液液面4以下，出液管2-2和换气管2-3的底端高于营养液液面4，在换气管2-3置于营养液储液瓶2的部分设有空气过滤网5；所述反应瓶3上部设有进液口3-1，底部设有出液口3-2，所述蠕动泵1通过第一灌流管道1-1和第二灌流管道1-2分别与营养液储液瓶2的进液管2-1和反应瓶3上部的进液口3-1密封连通，反应瓶3底部设有出液口3-2通过第三灌流管道1-3与营养液储液瓶2的出液管2-2密封连通。所述第一灌流管道1-1、第二灌流管道1-2和第三灌流管道1-3均为硅胶管道，通过三根灌流管将蠕动泵1、营养液储液瓶2和反应瓶3连为一个整体，形成一个完整的生物灌流反应系统。如图1至图3所示，在反应瓶3内设有一个或多个组织灌流室6，并在每个组织灌流室6上开设有多个营养液灌流孔8，每个组织培养室7内并排设置一个或多个组织培养室7，多个营养液灌流孔8分布在对应每个组织培养室7的位置，并贯穿所对应的组织培养室7。为了设计方便，实施例中的反应瓶3如图2所示，是由上、下瓶体3-3、3-4通过螺纹密封连接而成，进液口3-1设置在上瓶体3-3上部，出液口3-2设置在下瓶体3-4的下部；上、下瓶体3-3、3-4的大小、形状相同，每个瓶体的其中一端呈锥形，另一端为圆柱形，并在其圆柱端开口处设有相互匹配的连接螺纹。在每个瓶体内至少设置一个组织灌流室6，每个组织灌流室6的外形为圆柱形，其外径与反应瓶3的内径相同，并水平嵌入瓶体内，且多个组织灌流室6相互平行或重叠；在每个组织灌流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于骨组织工程微组织培养的生物灌流反应系统，其特征在于：所述反应系统包括蠕动泵(1)、营养液储液瓶(2)和反应瓶(3)，所述营养液储液瓶(2)的瓶口设有进液管(2‑1)、出液管(2‑2)和换气管(2‑3)，所述进液管(2‑1)的底端置于营养液储液瓶(2)内的营养液液面(4)以下，出液管(2‑2)和换气管(2‑3)的底端高于营养液液面(4)，在换气管(2‑3)置于营养液储液瓶(2)的部分设有空气过滤网(5)；所述反应瓶(3)上部设有进液口(3‑1)，底部设有出液口(3‑2)，在反应瓶(3)内设有一个或多个组织灌流室(6)，并在每个组织灌流室(6)上开设有多个营养液灌流孔(8)，每个组织培养室(7)内并排设置一个或多个组织培养室(7)，多个营养液灌流孔(8)分布在对应每个组织培养室(7)的位置，并贯穿所对应的组织培养室(7)；所述蠕动泵(1)通过第一灌流管道(1‑1)和第二灌流管道(1‑2)分别与营养液储液瓶(2)的进液管(2‑1)和反应瓶(3)上部的进液口(3‑1)密封连通，反应瓶(3)底部设有出液口(3‑2)通过第三灌流管道(1‑3)与营养液储液瓶(2)的出液管(2‑2)密封连通。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于骨组织工程微组织培养的生物灌流反应系统，其特征在于：所述反应系统包括蠕动泵(1)、营养液储液瓶(2)和反应瓶(3)，所述营养液储液瓶(2)的瓶口设有进液管(2-1)、出液管(2-2)和换气管(2-3)，所述进液管(2-1)的底端置于营养液储液瓶(2)内的营养液液面(4)以下，出液管(2-2)和换气管(2-3)的底端高于营养液液面(4)，在换气管(2-3)置于营养液储液瓶(2)的部分设有空气过滤网(5)；所述反应瓶(3)上部设有进液口(3-1)，底部设有出液口(3-2)，在反应瓶(3)内设有一个或多个组织灌流室(6)，并在每个组织灌流室(6)上开设有多个营养液灌流孔(8)，每个组织培养室(7)内并排设置一个或多个组织培养室(7)，多个营养液灌流孔(8)分布在对应每个组织培养室(7)的位置，并贯穿所对应的组织培养室(7)；所述蠕动泵(1)通过第一灌流管道(1-1)和第二灌流管道(1-2)分别与营养液储液瓶(2)的进液管(2-1)和反应瓶(3)上部的进液口(3-1)密封连通，反应瓶(3)底部设有出液口(3-2)通过第三灌流管道(1-3)与营养液储液瓶(2)的出液管(2-2)密封连通。2.根据权利要求1所述的一种应用于骨组织工程微组织培养的生物灌流反应系统，其特征在于：所述反应瓶(3)是由上瓶体(3-3)、下瓶体(3-4)通过螺纹密封连接而成，进液口(3-1)设置在上瓶体(3-3)上部，出液口(3-2)设置在下瓶体(3-4)的下部，在每个瓶体内至少设置一个组织灌流室(6)，多个组织灌流室(6)上营养液灌流孔(8)相互连通。3.根据权利要求1或2所述的一种应用于骨组织工程微组织培养的生物灌流反应系统，其特征在于：所述组织灌流室(6)包括底盘(6-1)和盖板(6-2)，在底盘(6-1)上并排设置有一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗超，侯金飞，汪振星，孙家明，吴顺，陈雳风，李嘉伦，周楚超，周牧冉，刘绍恺，曾宇阳，张馨月，牟珊，黎媛，方慧敏，刘健，钱贝，
申请(专利权)人：华中科技大学同济医学院附属协和医院，
类型：新型
国别省市：湖北,42