一种生物培养装置

摘要

本发明提供一种生物培养装置，用于组织工程肺的培养，包括主容器、副容器和模拟呼吸装置，主容器用于存储组织培养液和生物材料，所述生物材料能够在组织培养液内进行再细胞化培养，副容器用于存储小气道培养液，副容器通过第一导管与主容器连接形成闭合的气道呼吸环路；模拟呼吸装置通过第二导管连接至主容器，用于提供所述生物材料的模拟负压通气。本发明的生物培养装置，操作简单，能够模拟胎儿肺发育的特点(血流灌注和液体通气)，创造组织工程肺培育的培养发育环境和物理刺激环境，使去细胞支架在相似机械牵张力、类似于正常胎儿血循环、呼吸运动和胎儿肺生长发育的必要成分的模拟生理环境中进行培养。

权利要求

1.一种生物培养装置，用于组织工程肺的培养，其特征在于，包括：主容器，用于存储组织培养液和生物材料，所述生物材料能够在所述组织培养液内进行再细胞化培养；

副容器，用于存储小气道培养液，所述副容器通过第一导管、第五导管与所述主容器连接形成闭合的气道呼吸环路；

模拟呼吸装置，通过第二导管连接至所述主容器，用于提供所述生物材料的模拟负压通气；

指压泵，所述指压泵的进口通过第三导管连接至所述主容器，所述指压泵的出口通过第四导管也与所述主容器连接，所述指压泵用于向所述生物材料循环灌注所述组织培养液；

所述第一导管上串联有三通阀，其中，所述三通阀具有第一阀口、第二阀口和第三阀口，所述第一阀口和第二阀口串联在第一导管，所述第三阀口通过第五导管连接至所述副容器。

2.根据权利要求1所述的生物培养装置，其特征在于：所述第一导管的下端置于所述副容器内的液面之上，所述第五导管的下端浸入在所述副容器内的液面之下。

3.根据权利要求1所述的生物培养装置，其特征在于：所述第三导管和第四导管上均设置有阀门。

4.根据权利要求3所述的生物培养装置，其特征在于：还包括恒温箱，所述主容器、副容器和指压泵均置于所述恒温箱中。

5.根据权利要求1-4任一项所述的生物培养装置，其特征在于：所述生物材料为脱胞肺支架、上皮细胞、内皮细胞中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的生物培养装置，其特征在于：所述模拟呼吸装置为负压呼吸机。

7.根据权利要求6所述的生物培养装置，其特征在于：所述模拟呼吸装置提供的负压为-9至-11厘米水柱。

8.根据权利要求1-4任一项所述的生物培养装置，其特征在于：所述主容器上还设置用于更换组织培养液的培养液更换口。

说明书

一种生物培养装置

技术领域

[0001] 本发明涉及组织工程与再生医学领域，尤其涉及一种组织工程肺的生物培养装置。

背景技术

[0002] 组织工程是指用工程科学和生命科学的原理和主法，制备组织和器官替代物，以恢复、维持或改善人体组织、器官的功能，是一个发展迅速、意义深远的生物医学工程应用领域。

[0003] 而目前存在的生物反应器具有以下不足：1、操作繁琐；2、能够施加的影响因素单一，距体内的环境相去较远。

发明内容

[0004] 鉴于现有技术的现状，本发明的目的在于提供一种生物培养装置，其结构简单，能够模拟胎儿肺发育的特点(血流灌注和液体通气)，创造组织工程肺培育的培养发育环境和物理刺激环境。为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

[0005] 一种生物培养装置，用于组织工程肺的培养，包括：

[0006] 主容器，用于存储组织培养液和生物材料，所述生物材料能够在所述组织培养液内进行再细胞化培养；

[0007] 副容器，用于存储小气道培养液，所述副容器通过第一导管与所述主容器连接形成闭合的气道呼吸环路；

[0008] 模拟呼吸装置，通过第二导管连接至所述主容器，用于提供所述生物材料的模拟负压通气。

[0009] 进一步地，所述的生物培养装置还包括指压泵，所述指压泵的进口通过第三导管连接至所述主容器，所述指压泵的出口通过第四导管也与所述主容器连接，所述指压泵用于向所述生物材料循环灌注所述组织培养液。

[0010] 进一步地，所述第一导管上串联有三通阀，其中，所述三通阀具有第一阀口、第二阀口和第三阀口，所述第一阀口和第二阀口串联在第一导管，所述第三阀口通过第五导管连接至所述副容器。

[0011] 进一步地，所述第一导管的下端置于所述副容器内的液面之上，所述第五导管的下端浸入在所述副容器内的液面之下。

[0012] 进一步地，所述第三导管和第四导管上均设置有阀门。

[0013] 进一步地，所述的生物培养装置还包括恒温箱，所述主容器、副容器和指压泵均置于所述恒温箱中。

[0014] 较优地，所述生物材料为脱胞肺支架、上皮细胞、内皮细胞中的一种或多种。

[0015] 较优地，所述模拟呼吸装置为负压呼吸机。

[0016] 进一步地，所述模拟呼吸装置提供的负压为-9至-11厘米水柱。

[0017] 较优地，所述主容器上还设置用于更换培养液的培养液更换口。

[0018] 本发明的有益效果是：

[0019] 本发明的生物培养装置，操作简单，能够模拟胎儿肺发育的特点(血流灌注和液体通气)，创造组织工程肺培育的培养发育环境和物理刺激环境，使去细胞支架在相似机械牵张力、类似于正常胎儿血循环、呼吸运动和胎儿肺生长发育的必要成分的模拟生理环境中进行培养，满足组织工程肺的模拟负压通气的要求，促进肺上皮细胞的成活和分化，为组织工程人工肺的构建奠定了良好的基础。

附图说明

[0020] 图1为本发明的生物培养装置一实施例的结构示意图。

[0021] 其中，

[0022] 1主容器；2副容器；3模拟呼吸装置；4指压泵；5第三导管；

[0023] 6第四导管；7第一导管；8第五导管；9第二导管；10培养液更换口；

[0024] 11组织工程肺。

具体实施方式

[0025] 下面参考附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件或处理的表示和描述。

[0026] 下面结合附图对本发明做进一步描述。

[0027] 参照图1，本发明的生物培养装置一实施例包括主容器1、副容器2和模拟呼吸装置3，主容器1和副容器2均为密闭容器，副容器2通过第一导管7与主容器1连接形成闭合的气道呼吸环路。主容器1用于存储组织培养液和生物材料，生物材料能够在所述组织培养液内进行再细胞化培养，生物材料为脱胞肺支架、上皮细胞和内皮细胞中的一种或多种。副容器
2用于存储小气道培养液(小气道培养液，英文small airway growth medium，简称SAGM)。

[0028] 本发明所用的组织培养液可以将本发明的生物材料进行再细胞化培养，其可以市售获得，也可以自行配制，大致由细胞基础培养基，血清替代物、非必需氨基酸、L-谷氨酰胺、2-琉基乙醇、碱性成纤维生长因子主要组成，比如，组织培养液中DMEM/F12培养液(SH30023.01B)占75-80％，血清替代物(10828-028)占15-20％，非必需氨基酸(10Mm)占1.0-2.0％，L-谷氨酰胺(200Mm)占1.0-3.0％，2-琉基乙醇占1.0-2.0％，碱性成纤维生长因子(10μg/ml)占0.1-0.3％。

[0029] 所述小气道培养液可以市售获得(比如CC-3118SAGM BulletKit)，也可以自行配制，由5％胎牛血清和350u/mlDNaseI主要组成。

[0030] 模拟呼吸装置3通过第二导管9连接至主容器1，用于提供所述生物材料的模拟负压通气。模拟呼吸装置3为负压呼吸机，模拟呼吸装置3提供的负压为-10厘米水柱(cmH2O)，当然也可以在-9至-11厘米水柱之间调整。

[0031] 作为一种可实施方式，生物培养装置还包括指压泵4(指压式蠕动泵)，指压泵4的进口通过第三导管5连接至主容器1，指压泵4的出口通过第四导管6也连接到主容器1，指压泵4用于向所述生物材料循环灌注组织培养液。设置指压泵4，对生物材料循环灌注组织培养液，进一步提高了生物材料的营养吸收率。

[0032] 优选地，第一导管7上串联设置有三通阀(未示出)，其中，三通阀具有第一阀口、第二阀口和第三阀口，第一阀口和第二阀口串联在第一导管7，第三阀口通过第五导管8连接至副容器2，三通阀设置在图中第一导管7和第五导管8的连接处，第一导管7的下端置于副容器2内的液面之上，第五导管8的下端浸入在副容器2内的液面之下，在吸气时相时，肺膨胀伴随着通过第五导管8从副容器2内吸入小气道培养液；在呼气时相时，肺回缩伴随着通过第一导管7和第五导管8把培养液呼出到副容器2内，也可单独通过第一导管7把培养液呼出到副容器2内，或呼出的培养液通过第一导管7进入三通阀，然后再从第五导管8呼出到副容器2内。设置三通阀，使得副容器2内的小气道培养液更加均匀，同时提高了小气道培养液的溶氧水平。

[0033] 作为一种可实施方式，第三导管5和第四导管6上均设置有阀门，亦即指压泵4的两端都各自串联一个所述阀门连接至主容器1。设置阀门，在对指压泵4进行更换或保养时能够保持主容器1的密闭性，不影响试验的继续进行，方便操作。

[0034] 主容器1上还设置用于更换培养液的培养液更换口10，从而通过培养液更换口10更方便地添加或更换主容器1内的培养液。

[0035] 使用时，主容器1、副容器2和指压泵4均置于恒温箱中，恒温箱温度控制在36.5℃-37.5℃之间。脱胞肺支架置于主容器1内，将种子细胞(例如上皮细胞、内皮细胞等)分别注入到血管和气道后形成组织工程肺11，指压泵4在生理压力下向脱胞肺支架循环灌注组织培养液，模拟呼吸装置3开始提供组织工程肺的模拟负压通气，模拟正常的肺通气。

[0036] 以上实施例的生物培养装置，操作简单，设计合理，能够模拟胎儿肺发育的特点--血流灌注和液体通气，创造组织工程肺培育的培养发育环境和物理刺激环境。物理性能测试结果显示：肺动脉血管环路(第三导管5和第四导管6形成的环路)灌注量误差小，指压泵运转稳定；模拟呼吸装置能够提供负压维持在-9至-11cmH2O(厘米水柱)，能满足提供组织工程肺的模拟负压通气的要求，为组织工程人工肺的构建奠定了良好的基础。

[0037] 虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。