[发明专利]类器官成型装置及方法

说明书

本申请提出一种类器官成型装置及方法，所述类器官成型装置包括：针头，所述针头包括内层针头和外层针头，所述内层针头的至少出料口部分被所述外层针头包围；第一泵，所述第一泵连通所述内层针头，能够使用所述第一泵通过所述内层针头泵送细胞悬液；以及第二泵，所述第二泵连通所述外层针头，能够使用所述第二泵通过所述外层针头泵送水凝胶溶液，使得所述细胞悬液能够被所述水凝胶溶液包围且所述细胞悬液形成的球体在所述水凝胶溶液中间隔地排列。通过采用上述技术方案，能够使成型后的类器官尺寸统一，数量确定，便于大规模高通量药物筛选。

技术领域

本申请属于生物医疗技术领域，特别涉及一种类器官成型装置及方法。

背景技术

类器官技术应用的领域十分广泛，包括发育生物学、疾病病理学、细胞生物学、再生机制研究、精准医疗以及药物毒性和药效试验等领域。

类器官是一种基于3D体外细胞培养系统建立的模型，该模型与体内来源组织或器官高度相似。这些3D体外培养系统可以复制出已分化组织的复杂空间形态，并且能够表现出细胞与细胞之间、细胞与周围基质之间的相互作用和空间位置形态。类器官包含一种以上与来源器官相同的细胞类型，表现出来源器官所特有的一些功能，并且细胞的组织方式与来源器官相似。

一种类器官的典型制备方法包括以下步骤。

首先要分离出种子细胞，例如肿瘤中的肿瘤干细胞或者是正常组织的多能干细胞。然后将它们培养在一个生物相容性良好的材料上，例如基质胶。并且在培养基中需要添加例如生长因子的诱导剂等，以激活或者抑制参与类器官形成所依赖的特定信号通路，制备不同的类器官需要添加不同的诱导剂。

如图1所示，经过一段时间的培养可以形成类器官球体300(球形细胞团簇)。

但是该制备方法有以下缺陷。

(1)因为细胞是自发组成团簇，形成团簇的细胞初始数量不受控制，所以形成的类器官大小不一致，且位置随机，导致很难进行针对性的分析，或者进行统一、批量化的药物筛选工作。

(2)诱导剂是直接添加在培养基中，为了保持后续时间相应的浓度其起始浓度较高，诱导剂中较高的生长因子浓度对细胞是有毒副作用的。而且每隔一段时间更换培养基的操作会对细胞造成多次高浓度-低浓度-高浓度的冲击，这在细胞培养过程中是非常不利的。

发明内容

本申请旨在提出一种类器官成型装置，其能够将细胞培养为类器官球体，使类器官球体的数量能够控制，并且尺寸统一。

本申请提出一种类器官成型装置，所述类器官成型装置包括：

针头，所述针头包括内层针头和外层针头，所述内层针头的至少出料口部分被所述外层针头包围；

第一泵，所述第一泵连通所述内层针头，能够使用所述第一泵通过所述内层针头泵送细胞悬液；以及

第二泵，所述第二泵连通所述外层针头，能够使用所述第二泵通过所述外层针头泵送水凝胶溶液，使得所述细胞悬液能够被所述水凝胶溶液包围且所述细胞悬液形成的球体在所述水凝胶溶液中间隔地排列。

优选地，所述第一泵为蠕动泵，所述蠕动泵能够以脉冲的方式泵送所述细胞悬液，所述第二泵为注射泵，所述注射泵能够连续地泵送所述水凝胶溶液。

优选地，所述内层针头具有内层针头进料口和内层针头出料管，所述外层针头具有外层针头进料口和外层针头出料管，所述内层针头出料管伸入所述外层针头出料管的上部，使所述外层针头出料管的下部没有所述内层针头出料管。

优选地，所述类器官成型装置还包括光固化灯，所述光固化灯设置于所述针头的周围，所述外层针头由透光的材料制成，所述光固化灯发出的光能够透过所述外层针头照射包裹有所述细胞悬液形成的球体的所述水凝胶溶液。