细胞培养模块、培养液模块、细胞培养芯片及细胞培养机箱制造技术

本实用新型专利技术涉及细胞培养模块、培养液模块、细胞培养芯片及细胞培养机箱，所述细胞培养模块包括：仅通过培养液进口、培养液出口、细胞液进口和细胞液出口与外界连通的密闭的本体；位于本体内部的培养液腔和细胞腔，其中，所述培养液腔包括独立的分别与培养液进口连通的培养液腔和与培养液出口连通的培养液腔，所述细胞腔与所述细胞液进口和细胞液出口连通；密封挡块，用于分隔形成所述细胞腔与培养液腔；和置于细胞腔内的、壁上具有不允许细胞通过的微孔的中空纤维丝；其中，所述中空纤维丝穿过所述密封挡块，中空纤维丝的两端分别与培养液进口端的培养液腔和培养液出口端的培养液腔均连通。

【技术实现步骤摘要】
细胞培养模块、培养液模块、细胞培养芯片及细胞培养机箱
本技术属生物医学细胞培养领域，具体涉及细胞培养模块、培养液模块、细胞培养芯片及细胞培养机箱。
技术介绍
如今，生物免疫治疗已成为攻克肿瘤癌症的一种新兴手段，是生物治疗
的一项关键技术，具有很好的研发及应用前景。生物免疫治疗中的细胞治疗是从患者体内提取分选出一定量的免疫细胞，于体外进行扩增培养，该过程可包括特定的刺激因子添加和/或转基因技术的使用，当细胞扩增至一定的规模或数量后，根据患者的疗程需要回输入自身体内。在整个治疗过程中，免疫细胞的体外扩增培养是技术实现的重要组成部分，合理的细胞培养装置是实现免疫细胞安全、有效扩增的关键因素。现有细胞治疗机构对于细胞体外培养多采用普通的多孔板、细胞培养瓶或透气式培养袋作为容器进行静态培养，这种方式只能给细胞提供一个静态生长环境，其细胞成长环境与体内真实环境差别较大，且在培养过程中仅进行培养基补加，不做更换，细胞成长代谢的产物易积累，从而影响免疫细胞的成长速度、形态大小、细胞表型、表达状态和细胞数量和活力等方面，易限制和降低免疫治疗的效果；且在生产中需人工多次开启容器进行添加培养液及其他辅助因子的操作，增加了样品污染的风险性，也对培养操作人员的工艺技术提出了较高地要求。同时，较多的人工操作环节也容易影响免疫细胞培养产品批次间品质的一致性。免疫细胞根据细胞的生长方式可分为贴壁细胞和悬浮细胞，贴壁细胞依附于培养容器的壁上生长，悬浮细胞在培养容器的培养液中悬浮生长。理想的细胞培养装置需要能够同时兼顾到这两类细胞，以减少针对仪器或耗材的投入，提高设备利用率。免疫细胞在体内生长过程中，流动的血液不但可补给营养细胞，也能带走细胞分泌产生的废弃物，但这些营养物质的传递、分泌废弃物的排出等动态环境在常规静态培养装置中难以模拟。目前在细胞培养领域内已有一些可用于动态细胞培养的装置及技术，能够满足细胞成长的空间、换液等功能，如转瓶、细胞培养罐(生物反应器)、中空纤维管等，但这些设备设计复杂、操作繁琐，其中转瓶仅能用于贴壁细胞培养，培养空间有限，目前已越来越多的被大规模多层细胞工厂所取代；培养罐可满足大体积量的细胞培养，但传统的不锈钢或玻璃罐体每次生产之前都需要进行清洗和灭菌，无法适用于细胞治疗临床应用中个体化的细胞培养。其他类型的反应器如波浪式摇摆的反应器采用一次性耗材，但受制于仪器体积、培养成本等多方面因素，因此并未被广泛接受。现有中空纤维培养方式往往针对某种细胞专门进行设计，其应用范围窄。而微流控芯片技术的发展为细胞的培养提供了新的平台，微流控芯片具有空间体积小、集成度高、一次性使用等优势。但目前已有的相关微流控芯片研发成果仍存在培养液更换不便、细胞培养区域不完全封闭、气体交换不完全等问题，且大多面向于微量细胞的测试培养及细胞状态的实时动态监测方向，并不适用于细胞的规模化生产。CN158703A公开了一种微型细胞中空纤维反应器，该装置是将细胞预埋填入一小段中空纤维细丝中，再将其放置于盛装培养液的密闭透气硅胶管内。该装置借助于中空纤维丝微孔进行营养物质的传递，可以将纤维丝内细胞培养至一定的规模，可应用于相关药物的研究。该装置是应用于微量细胞的药理研究，对于大规模的临床细胞培养难以满足以要求。CN103667054A公开了一种集成化微流控细胞培养芯片，该芯片将芯片主体，与相关的温控组件、微泵、微阀和控制电路等配件集成于一体。芯片主体由多层键合而成，包括细胞培养区、培养液存储区、废液区等，不同区域之间通过微流路进行连通。该装置一体化集成，流体通道内腔密闭，适用于微量细胞的培养研究，但流路设计简单，对于免疫细胞的培养环境模拟不够全面，且忽视了细胞培养的气体交换条件，不能直接应用于临床免疫细胞的培养。CN105754856A公开了一种抽屉式三维类血管化组织培养器官芯片，该芯片是由抽屉匣、密封板、固定架、类血管化三维组织及其相关的进出口管件构成。该系统集成度高、可拆卸或密封、自动化实时监测，着重模拟类血管三维组织的稳定贴壁培养，且采用透明透气式芯片材质，有利于相关细胞的生长及实时监测，但该芯片仅仅是面向于血管化组织的培养，通过性不强。
技术实现思路
本技术针对现有各类细胞培养方法和装置的不足之处，结合中空纤维与培养芯片的优势，提供了一种结构简单、操作便利、适用于免疫细胞的细胞培养模块及其培养装置，具有空间体积小、培养密度高、可自动化控制、芯片培养空间封闭、芯片组件易组装更换、生物安全性能高等特点。该细胞培养装置通过培养芯片内置纤维丝充分模拟血管中免疫细胞的生长环境，建立较大规模的3D细胞培养，适用于细胞治疗临床应用中多种免疫细胞的培养，如贴壁类型的DC细胞(树突状细胞)，悬浮类型的多种T淋巴细胞(CIK，CTL，TIL等)的培养。本技术的细胞培养模块包括：仅通过培养液进口、培养液出口、细胞液进口和细胞液出口与外界连通的密闭的本体；位于本体内部的培养液腔和细胞腔，其中，所述培养液腔包括独立的分别与培养液进口连通的培养液腔和与培养液出口连通的培养液腔，所述细胞腔与所述细胞液进口和细胞液出口连通；密封挡块，用于分隔形成所述细胞腔与培养液腔；和置于细胞腔内的、壁上具有不允许细胞通过的微孔的中空纤维丝；其中，所述中空纤维丝穿过所述密封挡块，中空纤维丝的两端分别与培养液进口端的培养液腔和培养液出口端的培养液腔均连通。在某些实施方案中，所述培养液腔的容积为0.2～0.5L，优选为0.3～0.35L。在某些实施方案中，所述细胞腔的容积为0.4～1L，优选为0.6～0.8L。在某些实施方案中，所述中空纤维丝的长度为130～170mm，管壁厚20～50μm，管壁上微孔的孔径小于1μm。在某些实施方案中，所述本体及密封挡块为透明的生物相容性材料。在某些实施方案中，所述培养液腔位于细胞腔两侧，由密封挡块隔开，中空纤维丝穿过细胞腔以连通细胞腔两侧的培养液腔。在某些实施方案中，所述培养液腔都位于细胞腔同一侧，两个培养液腔之间以及培养液腔与细胞腔之间均由密封挡块隔开。在某些实施方案中，培养液进口和培养液出口内侧分别设有液体过滤装置，用以过滤培养液，避免培养液进出口与培养液模块连通时可能引入的污染。在某些实施方案中，培养液进口、培养液出口均采用医用胶塞进行密封。在某些实施方案中，所述与培养液进口连通的培养液腔具有培养液腔进口，该培养液腔进口与所述培养液进口连通；所述与培养液出口连通的培养液腔具有培养液腔出口，所述培养液腔出口与所述培养液出口连通。在某些实施方案中，所述培养液腔进口设在所述本体内，通过本体内的加工流路与所述培养液进口连通。在某些实施方案中，所述培养液腔出口设在所述本体内，所述细胞培养模块还包括设在所述本体内部的加工流路和任选的设在所述本体外部的培养液路驱动泵管路，所述培养液腔出口通过所述加工流路和所述任选的培养液路驱动泵管路与所述培养液出口连通。在某些实施方案中，所述细胞腔具有细胞腔进口和细胞腔出口，分别与细胞液进口和细胞液出口连通。在某些实施方案中，所述细胞腔进口与细胞腔出口均设在所述本体内部，所述细胞培养模块还包括设在所述本体外部的细胞液路驱动泵管路，其中，所述细胞腔进口与细胞腔出口分别通过设在所述本体内部的加工流路与细胞液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种细胞培养模块，包括：仅通过培养液进口、培养液出口、细胞液进口和细胞液出口与外界连通的密闭的本体；位于本体内部的培养液腔和细胞腔，其中，所述培养液腔包括独立的分别与培养液进口连通的培养液腔和与培养液出口连通的培养液腔，所述细胞腔与所述细胞液进口和细胞液出口连通；密封挡块，用于分隔形成所述细胞腔与培养液腔；和置于细胞腔内的、壁上具有不允许细胞通过的微孔的中空纤维丝；其中，所述中空纤维丝穿过所述密封挡块，中空纤维丝的两端分别与培养液进口端的培养液腔和培养液出口端的培养液腔均连通。

【技术特征摘要】
1.一种细胞培养模块，包括：仅通过培养液进口、培养液出口、细胞液进口和细胞液出口与外界连通的密闭的本体；位于本体内部的培养液腔和细胞腔，其中，所述培养液腔包括独立的分别与培养液进口连通的培养液腔和与培养液出口连通的培养液腔，所述细胞腔与所述细胞液进口和细胞液出口连通；密封挡块，用于分隔形成所述细胞腔与培养液腔；和置于细胞腔内的、壁上具有不允许细胞通过的微孔的中空纤维丝；其中，所述中空纤维丝穿过所述密封挡块，中空纤维丝的两端分别与培养液进口端的培养液腔和培养液出口端的培养液腔均连通。2.如权利要求1所述的细胞培养模块，其特征在于，所述培养液腔位于细胞腔两侧，由密封挡块隔开，中空纤维丝穿过细胞腔以连通细胞腔两侧的培养液腔；或所述培养液腔位于细胞腔同一侧，两个培养液腔之间以及培养液腔与细胞腔之间均由密封挡块隔开。3.如权利要求1或2所述的细胞培养模块，其特征在于，所述与培养液进口连通的培养液腔具有培养液腔进口，该培养液腔进口与所述培养液进口连通；所述与培养液出口连通的培养液腔具有培养液腔出口，所述培养液腔出口与所述培养液出口连通；其中，所述培养液腔进口设在所述本体内，通过本体内的加工流路与所述培养液进口连通；所述培养液腔出口设在所述本体内，所述细胞培养模块还包括设在所述本体内部的加工流路和任选的设在所述本体外部的培养液路驱动泵管路，所述培养液腔出口通过所述加工流路和所述任选的培养液路驱动泵管路与所述培养液出口连通。4.如权利要求1－2中任一项所述的细胞培养模块，其特征在于，所述细胞腔具有细胞腔进口和细胞腔出口，分别与细胞液进口和细胞液出口连通；其中，所述细胞腔进口与细胞腔出口均设在所述本体内部，所述细胞培养模块还包括设在所述本体外部的细胞液路驱动泵管路，其中，所述细胞腔进口与细胞腔出口分别通过设在所述本体内部的加工流路与细胞液进口与细胞液出口连通，所述细胞液进口与所述细胞液出口之间通过所述细胞液路驱动泵管路连通。5.如权利要求1所述的细胞培养模块，其特征在于，所述细胞培养模块具有培养液流路和细胞液流路；其中，培养液流路依次包括培养液进口、进口端的培养液腔、中空纤维丝内部、出口端的培养液腔、和培养液出口；细胞液流路依次包括细胞液进口、细胞腔内的中空纤维丝外空间和细胞液出口。6.如权利要求4所述的细胞培养模块，其特征在于，所述细胞培养模块具有培养液流路和细胞液流路；其中，培养液流路依次包括培养液进口、加工流路、培养液腔进口、进口端的培养液腔、中空纤维丝内部、出口端的培养液腔、培养液腔出口、加工流路、任选的培养液路驱动泵管路和培养液出口；细胞液流路依次包括细胞液进口、加工流路、细胞腔进口、细胞腔内的中空纤维丝外空间、细胞腔出口、加工流路、细胞液出口和细胞液路驱动泵管路。7.如权利要求1所述的细胞培养模块，其特征在于，所述细胞培养模块的本体由上层、中层和下层组成，其中：上层与中层、中层与下层贴合面之间紧密结合、不漏液；所述上层设有上层培养液进口和上层培养液出口，分别与设置于中层的培养液腔连通；以及连通上层培养液进口和中层培养液进口的加工流路和连通上层培养液出口和中层培养液出口的加工流路；所述中层为一中部镂空的框架结构，该框架结构上设有与上层培养液进口连通的中层培养液进口、培养液腔进口、中层培养液进口与培养液腔进口之间的加工流路、培养液腔出口、与上层培养液出口连通的中层培养液出口、培养液腔出口与中层培养液出口间的加工流路，以及细胞液进口、细胞腔进口、细胞液进口与细胞腔进口之间的加工流路、细胞腔出口、细胞液出口和细胞腔出口与细胞液出口之间的加工流路；所述培养液腔和细胞腔设置在中层的镂空部分；和所述中空纤维丝置于细胞腔内，其两端穿过所述密封挡块，分别与培养液腔连通；和任选的设置在所述本体外部的培养液路驱动泵管路，所述培养液路驱动泵管路连通培养液腔出口与中层培养液出口间断开的加工流路；和/或任选的设置在所述本体外部的细胞液路驱动泵管路，所述细胞液路驱动泵管路连通所述细胞液进口与细胞液出口。8.如权利要求7所述的细胞培养模块，其特征在于，所述培养液路驱动泵管路和细胞液路驱动泵管路...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱其军，周进，师传胤，颜开冬，
申请(专利权)人：上海白泽医疗器械有限公司，上海细胞治疗研究院，上海细胞治疗工程技术研究中心集团有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31