[发明专利]模拟机体内环境的自动化细胞培养装置

说明书

技术领域

本发明属于细胞培养技术领域。具体公开一种模拟机体内环境的细胞自动化培养装置。

背景技术

细胞培养是生物工程、生物制药、生物资源可持续性利用和细胞医疗的基础，完善的细胞培养技术体系是保证科研、生产和医学应用的关键。机体内的细胞在生长及分化过程中所处的环境不同，其生物学特性也会随环境而改变。若要在体外培养出真实反映机体特性的细胞，就需有适宜的生物环境。如胚胎干细胞的低氧低渗环境、生殖细胞发育成熟过程中的睾丸内环境，诱导T细胞发育成熟的胸腺环境、维持骨髓干细胞增殖潜能的骨髓内环境和诱导神经干细胞发育成熟的脑脊液环境等。而现行的细胞培养体系不仅在模拟机体内环境方面，而且在自动化培养和实时监控方面尚不尽人意。

特别是在在医学技术领域，美国FDA和中国卫生部均批准了癌症的免疫细胞治疗和造血干细胞治疗。细胞治疗是采集患者自体或异体血液、骨髓和各种脏器组织中具有治疗作用的细胞(如免疫淋巴细胞和干细胞等)，通过诱导培养和扩增培养等体外处理，使效应细胞达到临床治疗标准后回输至患者体内的一种新型治疗方法。免疫细胞治疗和造血干细胞治疗癌症得到国内外医疗机构日益广泛地应用，具有较好的治疗成效。其它干细胞治疗研究也逐渐深入，干细胞技术被广泛应用于脊髓损伤、自闭症、唐氏综合征、脑瘫、脑外伤、进行性肌营养不良、共济失调、运动神经元病、脑发育不良、脑炎后遗症、糖尿病足等疑难病症的治疗。然而，由于现行的细胞培养体系在模拟机体内环境、自动化培养和实时监控方面尚不尽人意，体外培养干细胞技术尚难达到临床应用标准，干细胞基本上都直接采集于患者本人或相配异体，干细胞治疗常常面临缺乏相配供体和干细胞采集数量等不足。而现行免疫细胞治疗的体外培养过程一般由人工操作完成，培养操作过程繁琐，易发生微生物污染和交叉污染，难以确保整个过程的无菌化生产；人工培养方法，可重复性低，质量不稳定；同时还有效应细胞诱导和扩增数量少，培养成本较高，需要多次采集患者的淋巴细胞才能满足癌症反复多次治疗的需要。

为了解决上述问题，本申请人于2010年12月1日申请了一项申请号为201020635650.0、实用新型名称为医用细胞自动化生产装置的专利，该专利能完全实现自动化，操作过程简单方便，操作误差小，重复性好，符合GMP标准，能广泛适用于医疗和生物制药等不同工作环境和场合。细胞的生长分化依赖于机体特定的生长环境和细胞间的相互作用，如胚胎干细胞的低氧低渗环境、生殖细胞发育成熟过程中的睾丸内环境，诱导T细胞发育成熟的胸腺环境、多能干细胞分化为神经干细胞和神经细胞的脑脊髓环境等，然而现行细胞培养装置模拟机体内环境的设计欠缺，很难满足特定细胞的培养要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种模拟机体内环境的自动化细胞培养装置，该装置可模拟胚胎干细胞的低氧低渗环境、生殖细胞发育成熟过程中的睾丸内环境，诱导T细胞发育成熟的胸腺环境、多能干细胞分化为神经干细胞和神经细胞的脑脊髓环境，以及干细胞发育成肝脏、胰脏、骨髓等组织器官的所需的微环境，诱导培养出特定的高质量细胞满足细胞基础研究和应用的需要，同时模拟的体内环境也为研究机体细胞生长分化机制奠定了基础，有利于提高细胞培养质量，增加细胞实验的重复性，节约细胞培养成本，加快细胞培养技术的临床转化与应用，一方面提高了细胞的应用造福社会，另一方面也为科研基础工作者提供了良好的实验平台。

为了实现上述技术目的，本发明是按以下技术方案实现的：

本发明所述的一种模拟机体内环境的自动化细胞培养装置，包括层流无菌的密封室，所述密封室内设有内环境模拟组织器官培养装置和目的细胞诱导培养装置，进行胸腺、睾丸、肿瘤和骨髓等器官的组织或细胞培养，以模拟相应组织器官的内环境，所述密封室内设有模拟组织器官样本入口和目的细胞培养样本入口，所述组织器官样本入口连接有对模拟组织器官进行培养的内环境模拟组织器官培养装置；所述目的细胞培养样本入口连接对目的细胞诱导培养的细胞诱导培养装置，其后通过连接管依次连接对目的细胞进行机体内环境模拟刺激的细胞间反应装置，所述细胞间反应装置包括细胞间反应罐及置于细胞间反应罐内相互连通的正压液体交换管、液体交换毛细管网和负压液体交换管，所述目的细胞诱导培养装置入口通过连接管与负压液体交换管连通，所述目的细胞诱导培养装置的出口与通过连接管与正压液体交换管连通，所述正压液体交换管的连通管路上设有正压装置，负压液体交换管的连通管路上设有负压装置。