双轴旋转生物反应器制造技术

本发明专利技术涉及组织工程领域，公开了一种双轴旋转生物反应器。本发明专利技术中，通过两个旋转机构带动培养管沿两个方向旋转，培养管内的组织工程细胞材料复合物将受到两个方向的剪切力作用，并且使密闭的管内的液体运动不规则，与管壁碰撞后，形成全方位剪切力，使培养液可以沿组织块各个方向进入材料内部，达到带出细胞呼吸废物，交换营养的作用，从而提高组织工程化产品体外构建的效果，增加构建成功率，解决组织工程细胞支架材料复合物体外培养的“中空”现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及组织工程领域，特别涉及双轴旋转生物反应器。
技术介绍
生物反应器从广义上讲是一种利用酶或生物体自身特性，在体外进行生物反应的系统，也是一种生物系统模拟器，广泛应用于工业生产。在组织工程领域，生物反应器的作用主要是模拟体内的微环境刺激，包括力学，电磁学，光学等物理因素以及缓释生长因子等生化因素，对组织工程细胞生物材料复合物进行体外构建，促进材料上细胞的分化和增殖，从而达到构建人体组织的目的。由于人体各组织所需的微环境差异，构建各个组织所需的生物反应器类型也有不一。例如体外构建一定力学强度的软骨，主要需要提供较强的流体力及静水压力；构建血管或肌腱用生物反应器，则需要提供可控的拉伸长度及力度；构建骨用生物反应器则主要需要能不断提供促骨形成生物因子和液体交换的生物反应器。但在进入后期针对不同组织培养诱导阶段之前，组织工程细胞材料复合物均需要经过一个细胞与材料充分复合的过程。在将种子细胞接种至可降解生物材料上后，种子细胞会贴附在材料表面，并通过伪足的爬行在材料孔隙不断增殖。现有组织工程技术体外构建细胞材料复合物，主要是采用体外静态接种的方法。通常是将一定数量的种子细胞按比例，滴加在生物支架材料上，通过静置，让细胞粘附后进行生长。但由于构建的组织大小不同，细胞爬行生长的距离也有限，当材料块体积较大，材料孔隙也过大时，细胞无法通过伪足爬行覆盖所有材料表面和孔洞，从而造成构建的组织不均匀，也就是出现了组织工程细胞支架材料复合物体外培养的“中空”现象。另外在培养过程中，当表面孔洞被细胞层叠覆盖后，外周营养物质无法通过扩散作用进入材料中心区域营养通过爬行生长进入的种子细胞，同样造成种子细胞生长不均匀。现有生物反应器通过增加液体旋转剪切力，静水压，电磁刺激来达到上述改进目的。但是往往体积巨大，结构复杂，更换培养液体手段繁琐，增加了体外培养阶段的污染风险。另外造价高昂，配套培养箱占用实验室空间较大，致使普通实验室不具备配套大量使用生物反应器的条件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双轴旋转生物反应器，使得组织工程化产品体外构建的效果得以提高，增加构建成功率，解决组织工程细胞支架材料复合物体外培养的“中空”现象。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种双轴旋转生物反应器，包含：沿第一方向旋转的第一旋转机构、沿第二方向旋转的第二旋转机构，所述第一旋转机构与所述第二旋转机构物理连接；培养管安装于所述第一旋转机构上，所述第一旋转机构带动所述培养管沿所述第一方向旋转；所述第二旋转机构带动所述第一旋转机构和所述培养管沿所述第二方向旋转。本专利技术实施方式相对于现有技术而言，通过两个旋转机构带动培养管沿两个方向旋转，培养管内的组织工程细胞材料复合物将受到两个方向的剪切力作用，并且使密闭的管内的液体运动不规则，与管壁碰撞后，形成全方位剪切力，使培养液可以沿组织块各个方向进入材料内部，达到带出细胞呼吸废物，交换营养的作用，从而提高组织工程化产品体外构建的效果，增加构建成功率，解决组织工程细胞支架材料复合物体外培养的“中空”现象。另外，所述第一旋转机构和所述第二旋转机构通过两个电机分别驱动，使得生物反应器结构简单。另外，所述第一旋转机构与所述第二旋转机构通过C形支架连接；所述第一旋转机构包含：转子支撑轴和第一电机；所述转子支撑轴和所述第一电机安装在所述C形支架上；所述培养管固定在所述转子支撑轴上；所述第一电机驱动所述转子支撑轴转动；所述第二旋转机构包含：主支撑轴和第二电机；所述主支撑轴的一端安装在所述第二电机上，另一端安装在所述C形支架上。另外，所述第一旋转机构与所述第二旋转机构通过支撑板连接；所述第一旋转机构包含：第一转盘和第一电机；所述第一转盘和所述第一电机安装在所述支撑板上；所述培养管固定在所述第一转盘上；所述第一电机驱动所述第一转盘转动；所述第二旋转机构包含：第二转盘和第二电机；所述支撑板固定在所述第二转盘上，所述第二电机驱动所述第二转盘转动。上述两个转盘的机构，使得培养管的安装和拆卸比较方便。另外，通过电刷穿过所述第二转盘连接所述第二电机与所述第一电机，为所述第一电机提供电源，解决了电源线缠绕问题。另外，所述第二旋转机构通过一个电机驱动；所述第一旋转机构通过所述电机和传动机构驱动。第一旋转机构和第二旋转机构通过一个电机和传动机构驱动，可以节约成本。另外，所述第一旋转机构与所述第二旋转机构通过C形支架连接；所述第二旋转机构包含：马达齿轮、传动齿轮和空心支撑轴；所述传动齿轮和所述C形支架分别安装在所述空心支撑轴上，所述马达齿轮与所述传动齿轮啮合；所述电机驱动所述马达齿轮转动；所述传动机构包含实心支撑轴、第一圆形齿轮、第二圆形齿轮、传动支撑轴、第一斜齿轮和第二斜齿轮；所述空心支撑轴和所述C形支架套接在所述实心支撑轴上，并且在靠近所述C形支架的一端安装有所述第一圆形齿轮；所述第二圆形齿轮安装在所述传动支撑轴上，并与所述第一圆形齿轮啮合；所述传动支撑轴一端安装在所述C形支架上，另一端安装所述第一斜齿轮；所述第一斜齿轮与所述第二斜齿轮啮合；所述第一旋转机构包含：转子支撑轴；所述第二斜齿轮安装在所述转子支撑轴上；所述转子支撑轴的两端安装在所述C形支架上；所述培养管固定在所述转子支撑轴上。另外，所述第二斜齿轮位于所述转子支撑轴的中间，所述培养管分别固定在所述第二斜齿轮两侧的所述转子支撑轴上，可以同时进行更多的培养管旋转，提高构建效率。附图说明图1是根据本专利技术第一实施方式的双轴旋转生物反应器示意图；图2是根据本专利技术第一实施方式的双轴旋转生物反应器的工作原理说明示意图；图3是根据本专利技术第一实施方式的双轴旋转生物反应器进行动态培养和静态培养的效果对比图；图4是根据本专利技术第二实施方式的双轴旋转生物反应器示意图；图5是根据本专利技术第三实施方式的双轴旋转生物反应器示意图；图6是根据本专利技术第三实施方式的双轴旋转生物反应器进行多组培养管固定的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本专利技术各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双轴旋转生物反应器，其特征在于，包含：沿第一方向旋转的第一旋转机构、沿第二方向旋转的第二旋转机构，所述第一旋转机构与所述第二旋转机构物理连接；培养管安装于所述第一旋转机构上，所述第一旋转机构带动所述培养管沿所述第一方向旋转；所述第二旋转机构带动所述第一旋转机构和所述培养管沿所述第二方向旋转。

【技术特征摘要】
1.一种双轴旋转生物反应器，其特征在于，包含：沿第一方向旋转的
第一旋转机构、沿第二方向旋转的第二旋转机构，所述第一旋转机构与所述
第二旋转机构物理连接；
培养管安装于所述第一旋转机构上，所述第一旋转机构带动所述培养管
沿所述第一方向旋转；
所述第二旋转机构带动所述第一旋转机构和所述培养管沿所述第二方
向旋转。
2.根据权利要求1所述的双轴旋转生物反应器，其特征在于，所述第
一旋转机构和所述第二旋转机构通过两个电机分别驱动。
3.根据权利要求2所述的双轴旋转生物反应器，其特征在于，所述第
一旋转机构与所述第二旋转机构通过C形支架连接；
所述第一旋转机构包含：转子支撑轴和第一电机；所述转子支撑轴和所
述第一电机安装在所述C形支架上；所述培养管固定在所述转子支撑轴上；
所述第一电机驱动所述转子支撑轴转动；
所述第二旋转机构包含：主支撑轴和第二电机；所述主支撑轴的一端安
装在所述第二电机上，另一端安装在所述C形支架上。
4.根据权利要求3所述的双轴旋转生物反应器，其特征在于，所述培
养管通过试管固定机构固定在所述转子支撑轴上；
所述试管固定机构包含：铁夹支撑轴和铁夹；所述转子支撑轴上开有对
穿的孔，所述铁夹支撑轴穿过所述对穿的孔固定在所述转子支撑轴上，所述
铁夹安装在所述铁夹支撑轴的末端，所述培养管放置在所述铁夹内。
5.根据权利要求2所述的双轴旋转生物反应器，其特征在于，所述第

\t一旋转机构与所述第二旋转机构通过支撑板连接；
所述第一旋转机构包含：第一转盘和第一电机；所述第一转盘和所述第
一电机安装在所述支撑板上；所述培养管固定在所述第一转盘上；所述第一
电机驱动所述第一转盘转...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪振星，张智勇，周权，刘鹭，何爱娟，李丹，殷宗琦，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属第九人民医院，
类型：发明
国别省市：上海;31