干细胞扩增培养系统和干细胞扩增培养方法技术方案

提供了一种干细胞扩增培养系统和干细胞扩增培养方法。干细胞扩增培养系统包括：细胞培养盒，细胞培养盒用于容纳细胞培养单元；细胞打印头，细胞打印头用于将含有干细胞的生物材料打印到细胞培养单元；细胞培养单元驱动装置，细胞培养单元驱动装置至少用于从细胞培养盒中抓取细胞培养单元并且/或者将细胞培养单元放入细胞培养盒。将细胞打印头和细胞培养单元驱动装置相互配合，将含有干细胞的生物材料打印到细胞培养单元上，使干细胞得以在三维的外环境下生长，从而具有足够的生长空间，既可以使干细胞的多项分化潜能得到良好的保留，又可以降低细胞传代操作的频率，降低污染风险，实现高质量、高效率地干细胞培养。

Stem Cell Expansion Culture System and Stem Cell Expansion Culture Method

【技术实现步骤摘要】
干细胞扩增培养系统和干细胞扩增培养方法
本专利技术涉及生物医疗
，且特别涉及一种干细胞扩增培养系统和干细胞扩增培养方法。
技术介绍
干细胞在现代医疗与科研中有着重要的应用，但是干细胞的高效、高质量扩增却一直是一个难题。传统的细胞培养或扩增是将细胞种植在培养瓶、培养皿等中，待细胞增殖至一定的密度就需要细胞消化下来、离心收集然后再分散至多个培养瓶中继续培养。此种方法简单可靠，但是，也有以下不足之处：第一，培养瓶、培养皿等培养器材为细胞提供二维生长环境，由于培养环境与生物体内的三维环境迥异，在实际应用中，随着培养代数的增加，细胞的生长特性会有改变，特别是干细胞的干性会随着培养代数的增加明显损失。第二，干细胞在二维平面增殖至一定密度后就会出现接触抑制，并且浓度过高会导致干细胞容易分化，丢失可分化的潜能，从而不能实现高效率的干细胞扩增，产出率不高。第三，在大规模培养时，细胞每两天需要换液，大概在四天左右需要传代，这些日常维护操作需要耗费大量的时间和人力成本，人工成本高。第四，在长时间的培养过程中，需要反复打开培养瓶进行换液、传代操作，这大大增加了污染的风险。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的状态而做出本专利技术。本专利技术的目的在于提供一种干细胞扩增培养系统和干细胞扩增培养方法，其能够为干细胞提供三维生长环境，使干细胞的多项分化潜能得到更为良好的保留，并且降低了干细胞污染风险，提高干细胞产出率。提供一种干细胞扩增培养系统，包括：细胞培养盒，所述细胞培养盒用于容纳细胞培养单元，细胞打印头，所述细胞打印头用于将含有干细胞的生物材料打印到所述细胞培养单元，细胞培养单元驱动装置，所述细胞培养单元驱动装置至少用于从所述细胞培养盒中抓取所述细胞培养单元并且/或者将所述细胞培养单元放入所述细胞培养盒中进行培养。在至少一个实施例中，所述干细胞扩增培养系统还包括细胞打印头驱动装置，所述细胞打印头驱动装置用于驱动所述细胞打印头移动，以使所述细胞打印头将含有干细胞的生物材料打印到所述细胞培养单元的不同位置。在至少一个实施例中，所述细胞培养单元驱动装置包括机械臂，所述机械臂能够从所述细胞培养盒中抓取所述细胞培养单元并且/或者将所述细胞培养单元放入所述细胞培养盒，并且，所述机械臂还能够驱动所述细胞培养单元自转，所述细胞打印头驱动装置包括直线运动模组，所述细胞打印头设于所述直线运动模组上，所述直线运动模组能够驱动所述细胞打印头沿所述细胞培养单元的自转轴线移动。在至少一个实施例中，所述细胞培养单元形成为中空管，所述中空管的管壁具有培养基通过孔，所述中空管的外部用于与所述含有干细胞的生物材料结合，所述中空管能够使其内部的培养基通过所述培养基通过孔渗透到所述中空管的外部的所述含有干细胞的生物材料。在至少一个实施例中，所述干细胞扩增培养系统还包括内循环系统，所述内循环系统与所述细胞培养盒连通，用于向所述中空管的内部通入新鲜的培养基以使所述中空管的内部的培养基循环流动。在至少一个实施例中，所述内循环系统包括：内回路储液瓶，所述内回路储液瓶用于存储新鲜的培养基；内回路驱动泵，所述内回路驱动泵用于驱动所述培养基在所述内循环系统中流动并持续流经所述细胞培养盒；气体交换器，所述气体交换器用于对流入细胞培养盒的所述培养基进行氧气和二氧化碳的交换；监测组件，所述监测组件用于监测从内回路储液瓶流入所述细胞培养盒的所述培养基的预定参数，其中，在所述内循环系统中，所述内回路储液瓶，所述内回路驱动泵、所述气体交换器和所述监测组件串联在一起。在至少一个实施例中，所述干细胞扩增培养系统还包括外循环系统，所述外循环系统与所述细胞培养盒连通，用于使所述中空管的外部的所述含有干细胞的生物材料周围的培养基循环流动。在至少一个实施例中，所述外循环系统包括：外回路驱动泵，所述外回路驱动泵用于驱动所述含有干细胞的生物材料周围的培养基从所述细胞培养盒流出；外回路储液瓶，所述外回路储液瓶用于存储述含有干细胞的生物材料周围的培养基；电磁阀，所述电磁阀用于控制所述外循环系统启动或者停止，其中，在所述外循环系统中，所述外回路储液瓶、所述外回路驱动泵和所述电磁阀串联在一起。在至少一个实施例中，所述细胞培养盒包括可拆卸地连接的盒体和盒盖，所述盒体和所述盒盖围成容纳所述中空管的容纳空间，所述盒盖位于所述中空管进出所述细胞培养盒的通路上，所述盒盖和所述容纳空间内具有与所述内循环系统的管路对接的分支管路以在所述盒盖与所述盒体连接时，所述内循环系统能够与所述中空管的内部连通。在至少一个实施例中，所述干细胞扩增培养系统还包括箱体，所述箱体的内部安装有机柜，在所述机柜之外的所述箱体内形成有打印空间；所述机柜包括细胞培养舱，所述细胞培养盒在所述细胞培养舱内沿高度方向并列地排布，所述细胞打印头和所述细胞培养单元驱动装置位于所述打印空间；所述细胞培养单元驱动装置能够从所述细胞培养盒中抓取所述细胞培养单元到所述打印空间以使细胞打印头将所述含有干细胞的生物材料打印在所述细胞培养单元上。还提供一种干细胞扩增培养方法，所述干细胞扩增培养方法包括以下步骤：细胞培养单元获取步骤，由所述细胞培养单元驱动装置从所述细胞培养盒中获取细胞培养单元；含有干细胞的生物材料形成步骤，由所述细胞打印头向所述细胞培养单元打印所述含有干细胞的生物材料；细胞培养单元入舱步骤，所述细胞培养单元驱动装置将所述细胞培养单元放入所述细胞培养盒；细胞培养步骤，对所述细胞培养盒中的干细胞进行培养。在至少一个实施例中，在所述含有干细胞的生物材料形成步骤中，由所述细胞培养单元驱动装置驱动所述细胞培养单元自转，在所述细胞培养单元自转时，所述细胞打印头向所述细胞培养单元打印所述含有干细胞的生物材料并使所述细胞打印头沿所述细胞培养单元的自转轴线移动。在至少一个实施例中，所述含有干细胞的生物材料包括中空纤维，所述中空纤维具有扩散孔，所述中空纤维在所述含有干细胞的生物材料中与所述细胞均匀地混合。采用上述技术方案的干细胞扩增培养系统和干细胞扩增培养方法至少可以获得以下有益效果：第一，本专利技术的细胞打印头和细胞培养单元驱动装置相互配合，将含有干细胞的生物材料打印到细胞培养单元上，使干细胞得以在三维的外环境下生长，从而具有足够的生长空间，既可以使干细胞的多项分化潜能得到良好的保留，又可以降低细胞传代操作的频率，降低污染风险，实现高质量、高效率地干细胞培养。第二，本专利技术采用内循环系统向形成为中空管的细胞培养单元内部通入新鲜的培养基，使中空管的内部的培养基循环流动，实现动态培养，防止干细胞培养过程中因代谢产物堆积而阻碍干细胞的生长；新鲜培养基可以通过中空管扩散至干细胞，避免了剪切力对干细胞的不良影响，提高干细胞扩增的效率。第三，本专利技术设置外循环系统，使中空管的外部的培养基能够循环流动，加速中空管中培养基内营养物质和氧气的扩散，从而提高干细胞的存活率，改善营养供给。第四，本专利技术中的细胞打印头、细胞打印头驱动装置、细胞培养单元驱动装置、细胞培养盒、内循环系统和外循环系统集成在箱体中，实现全封闭、全自动化的运行，避免频繁的与外界接触，既省时省力，又降低污染风险。附图说明图1为示出了本公开提供的干细胞扩增培养系统的一个具体实施方式的立体结构的示意图。图2A为示出了图1中的干细胞扩增培养系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干细胞扩增培养系统，其特征在于，包括：细胞培养盒(5)，所述细胞培养盒(5)用于容纳细胞培养单元(6)，细胞打印头(8)，所述细胞打印头(8)用于将含有干细胞的生物材料打印到所述细胞培养单元(6)，细胞培养单元驱动装置，所述细胞培养单元驱动装置至少用于从所述细胞培养盒(5)中抓取所述细胞培养单元(6)并且/或者将所述细胞培养单元(6)放入所述细胞培养盒(5)中进行培养。

【技术特征摘要】
1.一种干细胞扩增培养系统，其特征在于，包括：细胞培养盒(5)，所述细胞培养盒(5)用于容纳细胞培养单元(6)，细胞打印头(8)，所述细胞打印头(8)用于将含有干细胞的生物材料打印到所述细胞培养单元(6)，细胞培养单元驱动装置，所述细胞培养单元驱动装置至少用于从所述细胞培养盒(5)中抓取所述细胞培养单元(6)并且/或者将所述细胞培养单元(6)放入所述细胞培养盒(5)中进行培养。2.根据权利要求1所述的干细胞扩增培养系统，其特征在于，所述干细胞扩增培养系统还包括细胞打印头驱动装置，所述细胞打印头驱动装置用于驱动所述细胞打印头(8)移动，以使所述细胞打印头(8)将含有干细胞的生物材料打印到所述细胞培养单元(6)的不同位置。3.根据权利要求2所述的干细胞扩增培养系统，其特征在于，所述细胞培养单元驱动装置包括机械臂(2)，所述机械臂(2)能够从所述细胞培养盒(5)中抓取所述细胞培养单元(6)并且/或者将所述细胞培养单元(6)放入所述细胞培养盒(5)，并且，所述机械臂(2)还能够驱动所述细胞培养单元(6)自转，所述细胞打印头驱动装置包括直线运动模组(3)，所述细胞打印头(8)设于所述直线运动模组(3)上，所述直线运动模组(3)能够驱动所述细胞打印头(8)沿所述细胞培养单元(6)的自转轴线移动。4.根据权利要求1所述的干细胞扩增培养系统，其特征在于，所述细胞培养单元(6)形成为中空管(61)，所述中空管(61)的管壁具有培养基通过孔(610)，所述中空管(61)的外部用于与所述含有干细胞的生物材料结合，所述中空管(61)能够使其内部的培养基通过所述培养基通过孔(610)渗透到所述中空管(61)的外部的所述含有干细胞的生物材料。5.根据权利要求4所述的干细胞扩增培养系统，其特征在于，所述干细胞扩增培养系统还包括内循环系统(71)，所述内循环系统(71)与所述细胞培养盒(5)连通，用于向所述中空管(61)的内部通入新鲜的培养基以使所述中空管(61)的内部的培养基循环流动。6.根据权利要求5所述的干细胞扩增培养系统，其特征在于，所述内循环系统(71)包括：内回路储液瓶(719)，所述内回路储液瓶(719)用于存储新鲜的培养基；内回路驱动泵(715)，所述内回路驱动泵(715)用于驱动所述培养基在所述内循环系统(71)中流动并持续流经所述细胞培养盒(5)；气体交换器(716)，所述气体交换器(716)用于对流入细胞培养盒(5)的所述培养基进行氧气和二氧化碳的交换；监测组件(714、715)，所述监测组件(714、715)用于监测从内回路储液瓶(719)流入所述细胞培养盒(5)的所述培养基的预定参数，其中，在所述内循环系统(71)中，所述内回路储液瓶(719)，所述内回路驱动泵(715)、所述气体交换器(716)和所述监测组件(714、715)串联在一起。7.根据权利要求5所述的干细胞扩增培养系统，其特征在于，所述干细胞扩增培养系统还包括外循环系统(72)，所述外循环系统(72)与所述细胞培养盒(5)连通，用于使所述中空管(61)的外部的所述含有干细胞的生物材料周围的培养基循...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘利彪，邓坤学，袁玉宇，
申请(专利权)人：广州迈普再生医学科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44