[发明专利]用于细胞连续三维培养的全自动化系统及其细胞培养方法

说明书

本发明提供了一种用于细胞连续三维培养的全自动化系统及其细胞培养方法，其不仅能够通过驱动机构驱动静电纺丝头和细胞打印头在培养盒的培养池内进行静电纺丝和细胞打印，还能够通过驱动机构收集培养后的细胞并将该细胞传输到离心机中离心并重悬，然后利用得到的细胞悬液在其它培养池内的静电纺丝层上再次进行细胞打印。这样，能够实现细胞的连续三维培养，并且本系统实现这个过程是全自动化的，可以避免频繁换液、传代等操作，减小污染的风险，从而实现了安全、高效、低成本的细胞培养和扩增。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，且特别涉及用于细胞连续三维培养的全自动化系统及其细胞培养方法。

背景技术

干细胞在现代生物与科研领域中有着重要的应用，但是干细胞的高效、高质量增殖却一直是一个难题。

传统的干细胞增殖方法是将干细胞种植在培养瓶、培养皿等培养器材中，待干细胞增殖至一定的密度就需要进行干细胞消化、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，在培养瓶、培养皿等培养器材中，干细胞在这些培养器材的表面生长，因此这些器材仅为干细胞提供了二维生长环境。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，干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，从而不能实现高效率的干细胞增殖，产出率不高。而且干细胞浓度过高会导致干细胞容易分化，丢失可分化的潜能。

第三，在将干细胞从培养瓶、培养皿等培养器材上消化下来时通常使用胰酶或者乙二胺四乙酸(EDTA)，这两种试剂在长期、频繁使用过程会对干细胞的活性造成一定的影响。

第四，现有的增殖方法是静态培养方法或普通的动态培养方法。如果采用静态培养方法，干细胞在培养过程中代谢产物溶液堆积影响干细胞的生长。如果采用普通的动态培养方法，流动的培养液直接冲刷细胞，培养液的剪切力非常容易刺激干细胞的分化从而造成干细胞增殖失败。

第五，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，这既需要大量的人力和时间还大大增加了干细胞受到污染的风险。

发明内容

鉴于上述现有技术的状态而做出了本发明。本发明的目的在于提供一种用于细胞连续三维培养的全自动化系统，其能够在尽量保持例如干细胞的细胞特性的前提下对细胞进行连续的全自动化的动态培养。本发明的另一目的在于提供一种上述全自动化系统执行的细胞培养方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案。

本发明提供了一种如下的用于细胞连续三维培养的全自动化系统，所述全自动化系统包括：

培养盒，所述培养盒的内部形成有用于收纳培养液并培养细胞的培养池；

驱动机构，所述驱动机构包括能够相对于所述培养池在三维坐标系中进行预定范围的运动的三维运动机构以及用于收集在所述培养池内增殖后的细胞的收集机构；

静电纺丝头，所述静电纺丝头安装于所述三维运动机构，并用于在所述培养池内成型静电纺丝层；

细胞打印头，所述细胞打印头安装于所述三维运动机构，并用于使细胞均匀种植在所述静电纺丝层上；以及

离心机，所述离心机设置于与所述培养盒分隔开的位置，所述离心机经由所述收集机构接收来自所述培养池的细胞并使该细胞与培养液形成待供给到所述细胞打印头的细胞悬液。

优选地，所述全自动化系统还包括：

培养舱，所述培养舱收纳有所述培养盒，所述培养池能够随着所述培养盒从所述培养舱伸出或者所述培养池能够单独从所述培养舱伸出；以及