脐带间充质干细胞数字化自动生产系统技术方案

本发明专利技术涉及一种脐带间充质干细胞数字化自动生产系统，采用培养瓶作为细胞生长载体，联合机械流水线及数字化全自动生物反应器构建而成。所述培养瓶包括放置在机械流水线上且外接生物反应器的三只培养瓶；机械流水线包括机械传动装置和电子控制装置，电子控制装置根据生物反应器的处理数据控制机械传动装置使培养瓶在此流水线中完成振荡、翻转、倾斜90度等动作；生物反应器包括控制系统、探测装置、供气装置、加液装置、去液装置，根据探测装置监控细胞培养过程中的关键参数经生物反应器分析处理后协同机械流水线自动完成送气、加液、去液、收集操作从而实现细胞培养全过程，脐带组织块在此自动生产系统中可扩增脐带间充质干细胞至109。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属细胞培养与细胞工程领域，涉及脐带间充质干细胞数字化自动生产系统。
技术介绍
传统的细胞培养，大都是人工操作，对生产的各个方面有诸多的限制，比如人员素质、洁净工作室级别、操作管理规章制度等。尽管具备了严格化的生产管理及完善的质量控制，诸多人为因素对干细胞生产的影响也是不可避免的，细胞的质量及稳定性仍然不能保证。目前，生物反应器在国内外诸如疫苗生产的细胞规模生产领域已经广泛开展起来，它可以有效地提高细胞及相关产物的生产效率并减小细胞生产的风险。然而，生物反应器尚未成熟的应用到间充质干细胞，主要原因是1.此项技术条件较高，需要选用合适的载体以使细胞贴附并在立体失重的环境下培养；2.立体失重的细胞培养环境同传统的静止培养有诸多的不同，因此生产出的细胞质量尚不可知，这对间充质干细胞的临床应用也存在一定的风险；3.实践中为了保证间充质干细胞临床应用的疗效和安全性，并不允许长时间扩增，也无需太多的细胞，这也限制了传统的大规模生产细胞的生物反应器的应用。
技术实现思路
为了解决现有技术中人工培养细胞费时费力、细胞培养稳定性差、成本高、效率低等不足，本专利技术提供了一种脐带间充质干细胞数字化自动生产系统，该系统应用于细胞的自动化、流水线培养，减少了人工操作影响因素，确保细胞培养的质量及稳定性，节约细胞培养成本，提高细胞培养效率。本专利技术采用的技术方案是一种脐带间充质干细胞数字化自动生产系统，包括培养瓶、机械流水线、生物反应器，生物反应器包括控制系统、探测装置、供气装置、加液装置、 去液装置、数字显示触摸屏，其技术特征是所述培养瓶包括至少三只培养瓶，至少三只培养瓶均水平放置于机械流水线上，至少三只培养瓶的瓶盖上均设置生物反应器的供气装置、 探测装置；至少三只培养瓶的第一培养瓶为培养原代细胞的单层培养瓶，第一培养瓶的瓶底设有四个接口分别为加液接口 Al、组织块添加接口 A2、去液接口 A3和收集接口 A4，加液接口 Al和去液接口 A3均连接生物反应器，加液接口 Al的作用是从生物反应器中补加培养液、消化液等细胞培养所需的相关溶液，组织块添加接口 A2的作用是添加脐带华通氏胶组织块，添加后即封闭，去液接口 A3是将已培养细胞的培养液、消化液等溶液从此接口移向生物反应器，收集接口 A4是用来收集原代细胞；所述第二培养瓶为传代细胞培养瓶，第二培养瓶的瓶底设有四个接口分别为加液接口 Bi、细胞添加接口 B2、去液接口 B3和收集接口 B4，加液接口 Bl和去液接口 B3均连接生物反应器，加液接口 Bl的作用是从生物反应器中补加培养液、消化液等细胞培养所需的相关溶液，细胞添加接口 B2连接第一培养瓶收集接口 A4接收原代细胞，B3是将已培养细胞的培养液、消化液等溶液从此接口移向生物反应器，B4是用来收集细胞；所述第三培养瓶是传代细胞培养瓶，第三培养瓶的瓶底部设有四个接口分别为加液接口 Cl、细胞添加接口 C2、去液接口 C3和收集接口 C4，加液接口 Cl和去液接口 C3均连接生物反应器，细胞添加接口 C2连接第二培养瓶收集接口 B4，加液接口 Cl 作用是从生物反应器中补加培养液、消化液等细胞培养所需的相关溶液，细胞添加接口 C2 连接第二培养瓶收集接口 B4接收第二培养瓶培养的细胞，去液接口 C3是将已培养细胞的培养液、消化液等溶液从此接口移向生物反应器，收集接口 C4在细胞培养过程中封闭，培养完成的细胞收集时外接细胞收集容器。进一步地，所述加液接口 Al、Bi、Cl外接生物反应器内的加液装置，且加液接口 Al、Bi、Cl上均设有0. 22 μ m过滤器，防止加液污染；所述去液接口 A3、B3、C3外接生物反应器内的去液装置，且去液接口 A3上设有孔径大小为2mm的筛网，防止去液时组织块移出； 所述收集接口 A4、B4、C4上均设有200目筛网，防止未消化成单细胞的细胞团移出。进一步地，所述第一、二、三培养瓶瓶底的若干个接口均设置于培养瓶瓶底的上部或顶部位置，且若干个接口均处于同一水平面上。当培养瓶水平翻转倒置时，若干个接口均处于下方，方便液体顺利地由相应接口流出，当培养瓶受控翻转呈90度竖直状态时，收集接口均位于培养瓶最下方，液体或细胞等能从培养瓶顺畅流出，方便快速执行细胞传代换液的相关操作。进一步地，所述第二、三培养瓶内设有多层细胞培养平面，所述每层培养平面两侧均和细胞培养瓶两侧相接，每层培养平面另外两侧与细胞培养瓶的瓶底和瓶盖分离且设有高出培养平面4mm的边界围成水池状，水平盛装4mm高度以下的液体，多层细胞培养平面相互之间为平行不接触设置。再进一步地，所述第二培养瓶和第三培养瓶间可增设一个或多个与第二培养瓶结构相同的传代细胞培养瓶。本专利技术所述的机械流水线包括电子控制装置以及分别与电子控制装置连接的至少三组机械传动装置，所述各机械传动装置分别包括工作架、驱动工作架的动作臂以及驱动动作臂的电机，电子控制装置与生物反应器的控制系统连接，生物反应器的探测装置所探测的数据分析处理后传输给机械流水线的电子控制装置，电子控制装置分别控制至少三组机械传动装置，使分别设置于机械传动装置上的培养瓶受控呈振荡、倾斜、翻转倒置或90 度竖直状态，配合细胞培养完成相关动作。每个机械传动装置的工作架上还设有与电子控制装置连接的加热装置，实现细胞培养过程对培养瓶的加热需要。本专利技术所述的生物反应器包括控制系统、探测装置、供气装置、加液装置、去液装置、数字显示触摸屏，所述探测装置、供气装置、加液装置、去液装置、数字显示触摸屏均与控制系统连接，所述探测装置包括二氧化碳探头、温度探头、PH探头等若干根探头，探测装置的每根探头和供气装置的供气管均设置于每只培养瓶的瓶盖上，每根探头均由各培养瓶的瓶口伸入细胞培养瓶中探测细胞培养过程中所需参数，并将探测信号发送给控制系统; 供气装置为细胞生长提供所需的气体并保持各培养瓶间气压恒定，供气装置的供气量、加液装置的加液量以及去液装置的去液量均由控制系统控制；所述加液装置连接第一培养瓶瓶底上的加液接口 Al、第二培养瓶瓶底上的加液接口 Bl以及第三培养瓶瓶底上的加液接口 Cl，去液装置连接第一培养瓶瓶底上的去液接口 A3、第二培养瓶瓶底上的去液接口 B3以及第三培养瓶瓶底上的去液接口 C3，为细胞换液传代时液体的转移所用；生物反应器的控制系统将探测装置各探头的探测信号分析处理后向加液装置、去液装置、供气装置发出加液、去液、补气信息，并将数据信息传输给控制机械流水线的电子控制装置配合完成传代、 换液等细胞培养过程的机械动作。所述加液装置中设有医用生理盐水、无需中和的消化酶、 临床级细胞培养液。所述数字显示触摸屏方便查看细胞培养过程的监测数据。本专利技术的自动生产系统进入细胞培养状态，生物反应器的探测装置对培养过程的各项参数进行探测；生物反应器的供气装置控制细胞生长过程中(X)2的浓度始终保持在 5%，并保持各培养瓶间气压恒定；当培养液中营养物质消耗过多，生物反应器和机械流水线协同操作换液步骤如下培养瓶受控振荡10秒钟后翻转倒置，培养液由去液接口移除至生物反应器的去液装置，培养瓶受控翻转正置，从生物反应器的加液装置中经加液接口向各自的培养瓶内补充新的培养液，三只培养瓶受控在机械流水线上单独动作；机械流水线保持各培养本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种脐带间充质干细胞数字化自动生产系统，包括培养瓶、机械流水线（２）、生物反应器（１），生物反应器包括控制系统（１１）、探测装置（１５）、供气装置（１４）、加液装置（１２）、去液装置（１３）和数字显示触摸屏，其特征是：所述培养瓶包括至少三只培养瓶（３，４，５），至少三只培养瓶均设置于机械流水线（２）上，至少三只培养瓶的瓶盖上均设置生物反应器的供气装置（１４）和探测装置（１５）；至少三只培养瓶的第一培养瓶（３）为原代细胞培养瓶，第一培养瓶的瓶底设有四个接口分别为加液接口Ａ１、组织块添加接口Ａ２、去液接口Ａ３和收集接口Ａ４，加液接口Ａ１和去液接口Ａ３均连接生物反应器；所述第二培养瓶（４）为传代细胞培养瓶，第二培养瓶的瓶底设有四个接口分别为加液接口Ｂ１、细胞添加接口Ｂ２、去液接口Ｂ３和收集接口Ｂ４，细胞添加接口Ｂ２连接第一培养瓶收集接口Ａ４，加液接口Ｂ１和去液接口Ｂ３均连接生物反应器；所述第三培养瓶（５）是传代细胞培养瓶，第三培养瓶的瓶底部设有四个接口分别为加液接口Ｃ１、细胞添加接口Ｃ２、去液接口Ｃ３和收集接口Ｃ４，细胞添加接口Ｃ２连接第二培养瓶收集接口Ｂ４，加液接口Ｃ１和去液接口Ｃ３均连接生物反应器；第一培养瓶组织块添加接口Ａ２是在组织块添加后即封闭，第三培养瓶收集接口Ｃ４是在细胞培养过程中封闭、细胞收集时外接细胞收集容器。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兵，李伟，
申请(专利权)人：江苏省北科生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32