[实用新型]一种间充质干细胞培养生物反应器

说明书

本实用新型涉及细胞培养装置，具体涉及一种间充质干细胞培养生物反应器。所述的间充质干细胞培养生物反应器包括壳体，在所述壳体内部设有培养基腔室和细胞悬液腔室；所述培养基腔室由若干个具有间隙的中空纤维的内部管道构成；所述细胞悬液腔室由所述中空纤维的间隙以及所述中空纤维与所述壳体的内壁的间隙构成，在所述细胞悬液腔室中设有若干微球体。与现有间充质干细胞培养方式相比，本实用新型通过利用一种间充质干细胞培养生物反应器模拟了体内细胞生长的环境，实现了大规模体外细胞三维立体培养。

技术领域

本实用新型涉及细胞培养装置，具体涉及一种间充质干细胞培养生物反应器。

背景技术

细胞培养技术为研究动物细胞的结构、功能、分化以及生产许多重要的生物制品如蛋白质、细胞因子、疫苗、激素、抗体、干扰素和核酸等奠定了基础。临床间充质干细胞治疗和间充质干细胞生物制品的制备均离不开大规模的细胞培养。

目前，常规的细胞培养方式主要有以下几种类型：单层贴壁培养、中空纤维立体培养、微球体悬浮培养。单层贴壁培养为平面2D培养，通常在培养皿、培养板、培养方瓶、滚瓶中贴壁培养，具有培养密度低、批次差异大、人力和成本高、占用面积大等缺点。中空纤维培养和微球体悬浮培养更适合大规模三维立体培养。微球体培养是以微小的颗粒作为细胞贴附的载体，通过搅拌悬浮在培养液内，使细胞在载体表面繁殖成单层的一种细胞培养技术。传统微球体悬浮培养具有较好的细胞贴壁效果，但是贴壁细胞面临剪切力大，溶氧量低和放大效果差等问题。中空纤维细胞培养是指利用中空纤维超滤或微滤膜中心或外部，仿效血管进行细胞的培养。传统中空纤维立体培养亦存在诸多缺陷，如在结构上，中空纤维纵向成束密集排列，导致无法提供良好的细胞生长环境，不利于细胞的三维培养；细胞分布不均匀，容易在某些部位聚集生长，不能有效地利用培养空间；细胞贴壁生长时容易堵塞中空纤维膜孔，影响营养物质和细胞代谢废物的交换。上述常规的间充质干细胞培养方式存在的缺陷导致细胞产量低、活性差、细胞功能丧失、成本高、批次稳定性差等问题，从而显著影响细胞获取和生物制品的提取。

因此，如何改善上述传统间充质干细胞培养方式存在的缺陷，成为实现高质量、规模化细胞培养的关键因素之一。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

为了克服现有间充质干细胞培养方式的不足，本实用新型提供了一种结构简单和使用方便的三维立体细胞培养生物反应器，即一种间充质干细胞培养生物反应器。

(二)技术方案

本实用新型首先提供一种间充质干细胞培养生物反应器，包括壳体，在所述壳体内部设有培养基腔室和细胞悬液腔室；

所述培养基腔室由若干个具有间隙的中空纤维的内部管道构成，所述中空纤维间具有间隙；所述中空纤维的材质的膜孔径为0.05μm～5μm；

所述细胞悬液腔室由所述中空纤维的间隙以及所述中空纤维与所述壳体的内壁的间隙构成，在所述细胞悬液腔室中设有若干微球体；

在所述壳体表面分别设有供培养基出入的开口I和供细胞悬液出入的开口II，所述培养基腔室与所述开口I连通设置，所述细胞悬液腔室与所述开口II连通设置。

本实用新型发现，通过上述设置，可以在中空纤维的外膜表面、微球体的表面和反应器壳体的内壁共同构成细胞的三维生长空间，并通过上述特定膜孔径的中空纤维为细胞提供良好的营养交换渠道，有利于间充质干细胞的生长。

为了探究更有利于间充质干细胞生长的空间环境与营养交换速率，本实用新型对相关因素进行了研究与试验，发现了如下较为关键的因素及其优选方案：

作为优选，所述中空纤维的材质的膜孔径为0.22μm～1μm。

作为优选，所述中空纤维的外径为50μm～500μm，管壁厚度为所述外径的6～14％；优选外径为100μm～300μm，管壁厚度为所述外径的8～12％。