微流体细胞培养系统技术方案

本发明专利技术涉及包括至少一个微流体结构的微流体细胞培养系统，其中所述至少一个微流体结构包括细胞培养腔室、经由所述细胞培养腔室彼此流体连通的第一和第二储液器，其中所述微流体细胞培养系统还包括用于密封所述至少一个微流体结构的可拆卸密封件和其中所述微流体细胞培养系统配置为使得所述至少一个微流体结构的第一和第二储液器经由不包括所述细胞培养腔室的连通通道彼此流体连通。培养腔室的连通通道彼此流体连通。培养腔室的连通通道彼此流体连通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微流体细胞培养系统


[0001]本专利技术涉及包括至少一个微流体结构的微流体细胞培养系统。本专利技术还涉及用于运输本专利技术的微流体细胞培养系统的方法和用于形成本专利技术的微流体细胞培养系统的套件(kit
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of
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parts)。

技术介绍

[0002]体外细胞和组织培养是研究中的重要工具，作为用于研究正常、疾病和药物
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或毒素
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诱导的生理学和生物化学的模型系统。细胞和组织培养技术涉及在人工环境中例如通过使用微流体细胞培养系统来分配细胞，提供必需的营养、理想的温度、气体、pH和湿度以使细胞生长和增殖。为了确保所获得的结果的一致性和再现性，条件稳定是重要的。典型地，微流体细胞培养系统包括多个微流体结构。各个微流体结构包括用于培养细胞的细胞培养腔室。为了确保一致性和再现性，包含在微流体细胞培养系统中的微流体结构需要在产品(即微流体细胞培养系统)的生命周期期间保持完整和一致。然而，对于现今提供的微流体细胞培养系统观察到的是，微流体细胞培养系统中所包含的微流体结构的高百分比在最终用户如实验室技术人员收到时已不适合首次使用。已不适合首次使用的微流体结构的百分比可为显著的，即约50％。
[0003]为了减少不适合首次使用的微流体结构的数量，本专利技术对此提供了一种微流体细胞培养系统，所述微流体细胞培养系统包括至少一个微流体结构，其中所述至少一个微流体结构包括：
[0004]‑
用于容纳用于培养细胞的培养基的细胞培养腔室，所述细胞培养腔室包括微流体入口开口和微流体出口开口；
[0005]‑
第一储液器，其经由微流体入口开口与细胞培养腔室流体连通；和
[0006]‑
第二储液器，其经由微流体出口开口与细胞培养腔室流体连通。
[0007]本专利技术的微流体细胞培养系统还包括用于密封至少一个微流体结构的可拆卸密封件。这样的可拆卸密封件可以是适用于密封微流体结构的任何密封件。可拆卸密封件可以是柔性或非柔性密封件。此外，本专利技术的可拆卸密封件可为形状固定密封(form
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retaining seal)，例如盖。可选地，可拆卸密封件可为无定形密封，例如箔或石蜡膜。进一步注意地，可拆卸密封件可为可重复使用的密封件(例如，可重复使用的盖)或一次性密封件(例如，箔或石蜡膜)。在本专利技术的实施方案中，可拆卸密封件是非柔性的形状固定覆盖物，例如(透明)塑料盖。
[0008]可拆卸密封件具有允许在不再需要可拆卸密封件之后(例如在运输后和到达预期的实验室时)容易地去除的优点。可拆卸密封件允许容易地用于密封和解封微流体结构，同时在施用至微流体结构时提供保护。
[0009]在本专利技术的微流体细胞培养系统中，至少一个微流体结构的第一和第二储液器经由细胞培养腔室彼此流体连通。发现在运输期间，微流体结构内的压力波动和特别地微流体结构的储液器中的压力差可导致微流体结构的细胞培养腔室中的细胞外基质、培养的细
胞(例如，聚集体)或细胞培养基的破裂、不规则或破坏等，导致微流体结构不适于进一步的使用。受到破裂、不规则或破坏等的影响的方面的实例为包含细胞培养物的层或小管的屏障功能特征、或细胞培养物中所包含的细胞的存活率。
[0010]为了减少在运输本专利技术的微流体细胞培养系统后不适于进一步使用的微流体结构的数量，微流体细胞培养系统配置为使得至少一个微流体结构的第一和第二储液器经由不包括细胞培养腔室的连通通道彼此流体连通。发现通过提供微流体结构，其中储液器经由除了细胞培养腔室以外的另一连通通道彼此流体连通，运输期间的压力的波动和微流体结构的储液器之间产生的任何压力差被连通通道抵消。因此，微流体结构的细胞培养腔室的内容物和构造不受到任何压力的波动和连接至细胞培养腔室的储液器中产生的压力差的影响。
[0011]为了吸收本专利技术的微流体细胞培养系统的运输期间的压力的波动，细胞培养腔室和连通通道的设计为使得穿过第一和第二储液器之间的连通通道的流体阻力低于穿过第一和第二储液器之间的细胞培养腔室的流体阻力。流体阻力与连通通道的平均截面逆相关，并与连通通道的长度成比例相关。优选地，穿过连通通道的流体阻力比穿过细胞培养腔室的流体阻力低至少5倍，更优选低至少10倍，甚至更优选低至少50倍。细胞培养腔室和连通通道的设计可不仅限于结构设计选择。尽管可通过设计与细胞培养腔室的直径(例如，微流体入口和出口开口的直径)相比具有较大直径的连通通道来有利地控制连通通道和细胞培养腔室的阻力，通过选择与具有较高粘度的选择用于细胞培养腔室的介质相比具有较低粘度的用于连通通道的不同介质来进一步控制连通通道和细胞培养腔室二者的阻力。进一步注意地，连通通道是多向(例如，双向)型。在单向通道用于连通通道的情况中，系统不能对运输期间的压力的波动充分地作出反应。在本专利技术的优选实施方案中，连通通道配置成在微流体结构的储液器之间交换气体介质如氮气、氧气或空气。
[0012]如本文所用，本专利技术的微流体细胞培养系统可以是包括至少一个微流体结构的任何系统，优选地包括多个微流体结构。这样的微流体细胞培养系统的实例包括微流体芯片、微流体微量滴定板、微量滴定板、微孔板或多孔板。如本文所用，微流体结构可以是由微流体通道的网络形成的结构。这样的微流体通道的网络可为多个微流体通道的复杂网络。然而，本专利技术的微流体结构还可包括微流体通道的相对简单的网络，例如由几个微流体通道或甚至单个微流体通道组成的网络。本专利技术的微流体结构还可以被称为微流体细胞培养单元。这样的微流体结构的实例是连接微孔板的两个孔的单个通道。
[0013]此外，如本文所用，微流体结构的储液器可以是适用于微流体结构的任何类型的容器样结构。优选地，本专利技术的储液器可以由操作员如实验室技术人员分别地接收或排出注射至或提取自储液器的流体。此外，本专利技术的储液器优选地设计为接收用于对储液器提供压力的部件以推动注射至储液器的流体穿过连接至储液器的细胞培养腔室。用于对储液器提供压力的这样的部件可包括加压部件并且可包括移液管。在本专利技术的实施方案中，本专利技术的储液器设置有开口，所述开口位于微流体结构的面向本专利技术的微流体细胞培养系统的可拆卸密封件的内侧的表面中。
[0014]本专利技术的微流体结构可进一步包括一个以上的毛细管压力屏障如相位引导件(phaseguide)，以在细胞培养腔室和/或一个以上的微流体通道内提供一个以上的子体积(subvolume)。这样的毛细管压力屏障或相位引导件是本领域已知的，例如在WO 2010/
086179 A2和WO 2014/038943 A1中。如从下文中所描述的示例性实施方案变得显而易见的，毛细管压力屏障不应被理解为可例如填充有含有一种以上的细胞或细胞聚集体的细胞培养基的液滴的壁或腔，而是理解为由确保这样的液滴不由于表面张力而分散的结构组成或包括所述结构。这个概念被称为弯月面钉止(meniscus pinning)。就此，可以实现将这样的液滴稳定限制至由微流体结构中毛细管压力屏障产生的子体积。在一个实例中，毛细管压力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微流体细胞培养系统，其包括至少一个微流体结构，其中所述至少一个微流体结构包括：
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用于容纳用于培养细胞的培养基的细胞培养腔室，所述细胞培养腔室包括微流体入口开口和微流体出口开口；
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第一储液器，其经由所述微流体入口开口与所述细胞培养腔室流体连通；和
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第二储液器，其经由所述微流体出口开口与所述细胞培养腔室流体连通，其中所述微流体细胞培养系统还包括用于密封所述至少一个微流体结构的可拆卸密封件，和其中所述至少一个微流体结构的所述第一和第二储液器经由所述细胞培养腔室彼此流体连通，所述微流体细胞培养系统的特征在于，所述微流体细胞培养系统配置为使得所述至少一个微流体结构的所述第一和第二储液器经由不包括所述细胞培养腔室的连通通道彼此流体连通。2.根据权利要求1所述的微流体细胞培养系统，其中穿过所述第一和第二储液器之间的所述连通通道的流体阻力低于穿过所述第一和第二储液器之间的所述细胞培养腔室的流体阻力，优选地，其中穿过所述连通通道的流体阻力比穿过所述细胞培养腔室的流体阻力低至少5倍，更优选低至少10倍，甚至更优选低至少50倍。3.根据权利要求1或2所述的微流体细胞培养系统，其中所述连通通道配置成在所述第一储液器和所述第二储液器之间交换气体介质如氮气、氧气或空气。4.根据前述权利要求中任一项所述的微流体细胞培养系统，其中所述微流体结构包括一个以上的毛细管压力屏障如相位引导件以提供一个以上的子体积。5.根据权利要求4所述的微流体细胞培养系统，其中所述一个以上的毛血管压力屏障将所述第一和第二储液器之间、经由所述细胞培养腔室的流体连通等分。6.根据权利要求4或5所述的微流体细胞培养系统，其中所述一个以上的毛细管压力屏障布置在所述细胞培养腔室中，从而提供一个以上的子体积。7.根据权利要求4
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6中任一项所述的微流体细胞培养系统，其中所述一个以上的子体积与所述至少一个微流体结构的所述第一和第二储液器流体连通，或者其中所述一个以上的子体积与由所述至少一个微流体结构包含的一个以上的其它储液器流体连通。8.根据权利要求7所述的微流体细胞培养系统，其中所述至少一个微流体结构的所述一个以上的其它储液器的每一者经由其它连通通道与所述至少一个微流体结构的另一储液器流体连通。9.根据权利要求8所述的微流体细胞培养系统，其中穿过所述一个以上的其它储液器之间的其它连通通道的流体阻力低于穿过所述一个以上的其它储液器之间的所述一个以上的子体积的流体阻力，优选地，其中穿过所述其它连通通道的流体阻力比穿过所述一个以上的子体积的流体阻力低至少5倍，更优选低至少10倍，甚至更优选低至少50倍。10.根据前述权利要求中任一项所述的微流体细胞培养系统，其中所述细胞培养腔室包括一种以上的细胞和/或组织。11.根据前述权利要求中任一项所述的微流体细胞培养系统，其中所述第一和第二储液器和/或所述细胞培养腔室设置有包括固化剂和水性培养基的可逆性固化培养基。
12.根据权利要求11所述的微流体细胞培养系统，其中所述固化剂的质量相对于所述可逆性固化培养基的总质量的百分比为约1％至约10％、优选约2％至约8％、更优选约3％至约6％。13.根据权利要求11或12所述的微流体细胞培养系统，其中所述固化剂选自由明胶、琼脂、黄原胶、海藻酸盐组成的组，优选地，其中所述固化剂包括明胶。14.根据前述权利要求中任一项所述的微流体细胞培养系统，其中所述连通通道包括设置在所述至少一个微流体结构中的通路或设置在所述至少一个微流体结构的面向所述可拆卸密封件的内侧的表面中的凹槽，其中所述通路和所述凹槽配置为用于将所述至少一个微流体结构的所述第一储液器与所述第二储液器以流体连通的方式连接。15.根据前述权利要求中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：米梅塔斯公司，
类型：发明
国别省市：