多层组织培养容器 |
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申请号 | CN201010289380.7 | 申请日 | 2010-07-22 | 公开(公告)号 | CN101962615A | 公开(公告)日 | 2011-02-02 |
申请人 | 贝克顿·迪金森公司; | 发明人 | W·J·莱西; M·S·尚勒; A·W·凯; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种培养细胞的容器,包括:底部,包括基底,一向上延伸的壁至少部分地形成底部的基底的边界;顶部,包括基底,一向下延伸的壁至少部分地形成顶部的基底的边界;其内限定有开口的管状颈;以及,一个或多个架子,其中,每一个架子包括基底,向上延伸的壁至少部分地形成架子的基底的边界。第一架子的向上延伸的壁与顶部向下延伸的壁的边界,第一架子位于底部和顶部之间。每一个架子的基底具有其内形成的至少一个孔。底部、顶部以及一个或多个架子共同界定了一用于培养细胞的封闭空间。管状颈从带有封闭空间的容器伸出,该封闭空间可通过管状颈中的开口进入。有利地,这种容器以提高效率和减少细胞培养花费的方式来提供高容量细胞培养。 | ||||||
权利要求 | 1.一种用于培养细胞的容器,包括: |
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说明书全文 | 多层组织培养容器技术领域[0001] 本发明涉及实验室容器。更具体地说,本发明涉及多层组织培养容器。 背景技术发明内容[0003] 本发明公开了一种培养细胞的容器,包括:底部,包括基底,一向上延伸的壁至少部分地形成底部的基底的边界;顶部,包括基底,一向下延伸的壁至少部分地形成顶部的基底的边界;管状颈,其内限定有开口;以及,一个或多个架子,其中,每一个架子包括基底,一向上延伸的壁至少部分地形成架子的基底的边界。第一架子的向上延伸的壁与顶部的向下延伸的壁邻接,第一架子位于底部和顶部之间。每一个架子的基底具有其内形成的至少一个孔。底部、顶部以及一个或多个架子共同界定了一用于培养细胞的封闭空间。管状颈从带有封闭空间的容器伸出,该封闭空间可通过管状颈中的开口进入。有利地,这种容器以提高效率和减少细胞培养花费的方式来提供高容量细胞培养。 [0004] 本发明的容器增加了培养容器的底面的每表面积的总培养面积。该容器也增加了培养容器的底面的每表面积的细胞回收百分率。因此,这种容器提供了有效的高容量细胞培养途径。这样的容器可以以手动和/或自动的方式使用。示范性的实施方式包括,但不限于,保持了标准BD Falcon T-175瓶总底面的容器,并且因此与自动细胞培养系统相容,TM TM例如Automation Partnership’s SelecT 和CompacT 自动细胞培养系统。然而,该容器相较于标准瓶例如BD Falcon T-175瓶的高度可以扩大或缩小。具体地说,在所述容器中架子的堆叠排列允许高度被改变,从而培养细胞的表面积能够得以扩展。 [0005] 此外,本发明的容器的设计使得填充和移除培养基所需的操作次数最小化,从而提高了培养细胞的效率,并降低了在每次操作处理时容器污染的几率。优选地,该容器包括足够大的开口,使吸液管能够接近容器的后壁,从而改善了适合良好细胞培养技术的良好实验室实践条件。示范性的实施方式可包括,但不限于,其中开口大到可以使10mL的吸液管,甚至50mL的吸液管接近后壁的容器。 [0006] 本发明的容器的设计也减少了沿着容器内部的壁面和角落处的培养基和“悬挂”细胞的数量,并允许培养基和细胞的有效移除。该容器的设计也能够将液体(如,培养基,磷酸盐缓冲液(PBS),胰酶)有效地分配至不同细胞层,从而减少所需液体的数量,促进液体更为均等的分配,并且在接种时促进更为均等的细胞分配。如此,在细胞收获时能够使得营养物、营养消耗率、细胞生长率和分裂率得到更一致的分配,从而能够培养更为均匀的细胞生长和/或分化,以及总体上更健康的细胞群体。这样的容器在细胞生长和解离分别所需的培养基和消化剂(例如,胰酶)方面也提供了大的成本节省。总之,本发明的容器减少了与培养细胞相关的人力和费用。 附图说明[0008] 图1为根据本发明形成的容器的立体图。 [0009] 图2为沿着图1的2-2线的横截面图。 [0010] 图3为容器的俯视图。 [0011] 图4为沿着图3的4-4线的横截面图。 [0012] 图5为容器的侧视图。 [0013] 图6为本发明可用的底部的立体图。 [0014] 图7为沿着图6的7-7线的横截面图。 [0015] 图8为本发明可用的顶部的立体图。 [0016] 图9为沿着图8的9-9线的横截面图。 [0017] 图10为沿着图8的10-10线的横截面图。 [0018] 图11为本发明可用的架子的立体图。 [0019] 图12为沿着图11的12-12线的横截面图。 [0020] 图13为根据本发明形成的容器的立体图。 [0021] 图14为沿着图13的14-14线的横截面图。 [0022] 图15为本发明可用的架子的立体图。 [0023] 图16为展现细胞培养基在根据本发明形成的容器中平衡的示意图。 [0024] 图17为展现吸液管进入根据本发明形成的容器中的示意图。 [0025] 图18为展现细胞培养基在根据本发明形成的容器中分层排列的示意图。 [0026] 图19为本发明可用的架子的俯视图。 [0027] 图20为沿着图19的20-20线的横截面图。 [0028] 图21和图22分别为图20的部分21和部分22的放大图。 [0029] 图23和图24描绘了不同的约束壁构造。 [0030] 图25-27描绘了本发明可用的盖。 [0031] 发明详述 [0032] 参考各附图,其中描绘了用于细胞培养的容器10。本领域的技术人员将理解的是,容器10可以供各种细胞培养物使用。容器10总体而言包括底部12、顶部14、其内具有限定的开口18的管状颈16,以及位于底部12与顶部14中间的一个或多个架子20。底部12、顶部14和架子20共同界定了用于培养细胞的封闭空间22。管状颈16从容器10延伸,可通过管状颈16中的开口18进入封闭空间22。 [0033] 底部12为带有基底24的大致碟状,该基底向上延伸出壁26,该壁26至少部分地形成基底24的边界。优选地,壁26完全形成基底24的周边边界。 [0034] 取决于容器10的总体希望的尺寸,可以应用一个或多个架子20。架子20的数目越多,容器10的细胞培养容量越大。由于气体流动和分配的限制,过度的尺寸可能是不合期望的。设想了利用两个或4个架子20的实施方式。然而,也可使用其它数目的架子。每一个架子20大致为碟状,具有一个基底28和从该基底向上延伸的壁30,该壁至少部分地形成基底28的边界。优选地,在每一个架子20上,壁30完全形成基底28的周边边界。此外,至少一个孔32通过每一个架子20的基底28形成。优选地,每一个架子20包括至少两个孔32,一个气体传送孔32a和一个流动孔32b。如下面进一步讨论的那样,气体流动孔32a允许气体通过架子20传送,以使气体流动穿过容器10。流动孔32b可以用来对进入容器10的细胞培养基进行平衡,以使在由底部12和架子20界定的容器10的各个支撑层之间分配细胞培养基。尽管优选的是每一架子20都采用双孔布置,然而每个架子20可以设置单孔 32,该单孔可发挥气体传送和平衡的这两个功能。此外,对于气体传送功能和平衡功能中的一个或两个功能,可以利用两个以上的孔32。优选地,各个架子20的气体传送孔32a和流动孔32b在空间上分隔开。 [0035] 顶部14为大致倒置的碟状,带有基底34和从该基底向下延伸的壁36,该壁至少部分地形成基底34的边界。优选地,管状颈16与顶部14一体地形成,从而从该顶部延伸。可选地,可在顶部14中形成开口,管状颈16作为一个单独的元件来形成,并利用任何已知的技术与顶部14相连,如熔接或粘接。此外,可能形成从顶部14延伸并进入管状颈16所连接的一个或多个架子20的开口。在管状颈16中的开口18可为椭圆形(包括圆形)或者半圆形,并可由沿着管状颈16的长度的不变或可变轮廓形成(例如,沿着管状颈16的长度,开口18的一部分可为椭圆形,一部分可为的半圆形)。 [0036] 底部12、顶部14和一个或多个架子20以堆叠的方式排列以共同形成容器10。优选地,这些元件由与所关注的细胞相容的热塑性材料形成。可采用聚苯乙烯。本领域技术人员将理解的是,也可以采用其他材料。这些元件可以形成透明的、淡色(例如,淡蓝色)的或者彩色(例如,琥珀色)的。此外,底部12、顶部14以及架子20的各个部分可被改性或处理以便增强特定的条件。例如,一种或多种生物试剂可应用到底部12、顶部14和/或架子20的一个或多个部分,包括,但不限于,细胞外基质或者其组分,如层粘蛋白(laminin)、纤粘蛋白和胶原蛋白,按照任何组合。此外,或可选地,合成试剂可被应用。表面也可被预处理,例如组织培养处理或原生质聚合。本领域技术人员将理解的是,这些不同的处理或改性方式可以以各种方式组合使用,并依据既定目标来利用。 [0037] 底部12、顶部14和架子20相邻接地形成容器10。具体地说,顶部14的壁36邻接架子20的壁30,该架子20邻近顶部14。所有的架子20都位于底部12和顶部14之间。相邻的各架子20以堆叠方式排列,并与较低处堆叠的架子20的壁30邻接,该较低处堆叠的架子20邻接较高处堆叠的邻近架子20。底部12邻接着与底部12相邻的架子20,如果采用了多个架子20,其会是最低堆叠的架子20,底部12的壁26与相邻的架子20邻接。可以任何组合利用任何已知的技术,如熔接(例如,超声焊接)、粘接和/或机械连接(例如,互锁的舌和榫),以提供在它们的界面处的不透液体的密封。密封构件,如垫圈,可插入相邻元件之间,如在顶部14和相邻的架子20之间。垫圈材料可选择为透气性的,但不透液性的。此外,一个或多个通风开口37可在底部12、顶部14和/或一个或多个架子20中形成。 透气性的/不透液性的膜39可被设置为延伸跨过一个或多个通风开口37。 [0038] 底部12、顶部14和架子20可制成不同的形状以提供不同的用于细胞培养的表面积。相应地,容器10可以以不同的尺寸和不同的形状形成,例如如附图中所示的那样的扁瓶状。可选地,容器10可具有矩形形状,或者形成其它多边形或其它形状。优选地,容器10包括第一末端38,该第一末端38形成为用以支持容器10使之处于直立位置,从而各架子20是向上排列的。这对于装载细胞培养液来达到平衡是优选的状态。更优选地,第一末端 38位于容器10上与管状颈16的开口18相对的位置。第一末端38可为平面的或多个点的轨迹(locus),所述多个点共同界定一支撑平面。 [0039] 底部12、顶部14和架子20形成了容器10。底部12、顶部14和架子20相应的壁26、30、36,以及底部12和顶部14相应的基底24、28界定了容器10外表面的各部分。 [0040] 为了达到平衡,优选的是,流动孔32b处于邻近第一末端38的位置。在这种方式下,如图16所示,细胞培养基C置于容器10中,容器10由第一末端38支撑,细胞培养基C可通过流动孔32b,并在底部12、架子20和顶部14之间分开的空间(V1、V2、V3……)实现平衡状态。如图18所示,从这种平衡状态后,容器10被水平设置,并由底部12支撑着。细胞培养基C的分开的各部分量因此而被分布在由底部12或架子20界定的支撑底层上。 [0041] 优选地,细胞培养基C在底部12、架子20和顶部14之间平衡成同等体积。均等的间距,如在底部12、顶部14和架子20相应的基底24、28和34之间的间距z,可以在各层之间分出均等体积,特别是在邻近容器10的第一末端38处。 [0042] 如图13-14所示,顶部14的基底34整体上可形成为大致平面形。如图14所示,为了允许良好的吸液管进入,顶部14的基底34与邻近架子20的基底28分隔出了一些部分,这些部分比在架子20的基底28之间、或底部12的基底24和邻近架子20的基底28之间的z间距大。如图17所示,这个增大的间距(间距q)使得吸液管能穿过容器10的整个长度并与第一末端38接触。因此,在细胞培养后,容器10由第一末端38支撑时,可利用吸液管通道来进行有效的细胞培养基及细胞回收。然而,相较于各架子20之间形成的空间、以及底部12和其相邻的架子20之间形成的空间,在顶部14的基底34和相邻的架子20的基底28之间的增大间距可导致在顶部14和相邻的架子20之间形成扩大的空间。 [0043] 优选地,顶部14的基底34由第一、第二和第三部分42、44、46分别形成,缩小了在接近第一末端38处的顶部14的基底34和相邻的架子20的基底28之间形成的空间。具体地说,参考图18,第一部分42位于与相邻的架子20的基底28的距离为x的位置,第二部分44位于与相邻的架子20的基底28的距离为y的位置,距离x大于距离y。从第一末端38延伸出第二部分44,从而部分地封闭邻近第一末端38的空间。优选地,距离y与间距z相等,间距z设在每对相邻的架子20之间,以及底部12和相邻的架子20之间。进一步优选地,第二部分44具有从第一末端38延伸的预定长度L,该长度与容纳目标平衡空间所需长度相等或更长。如图16所示,在这种方式下,随着细胞培养基C达到平衡,第二部分44共同延伸或超过细胞培养基C的高度(被平衡为空间V1、V2、V3……)。优选地,在平衡状态时,细胞培养基C的高度低于第三部分46。细胞培养基C的高度在第二部分44之上、接触第三部分46,可能导致由平衡产生的不均等体积。采用第一、第二和第三部分42、44、46的布置,可提供给第一末端38良好的吸液管通路,其包括进入接近第一末端38的在第二部分 44附近的空间的通路,吸液管通过在第一部分42附近的更高区域。这种排列也允许在各层之间平衡出均等的体积。第一部分和第二部分42、44可各自形成平面,可平行排列,尽管其它形状(如,弓形)也是可用的。 [0044] 基底34的第三部分46在第一部分和第二部分42、44之间延伸并对第一部分和第二部分42、44加以结合。优选地,第三部分46形成平面,然而可形成其它形状,例如弓形轮廓。有利地,第三部分46可界定出合适的表面来打印或承载其它标记,如条形码。对于第二部分44界定出的平面,第三部分46置于范围为约10-90度的夹角α,更优选地,范围是约10-30度,更优选地,夹角α是约20度。与第二部分44成角度设置的第三部分46提供了带锥度的表面,在容器10由第一末端38支撑时,该表面导引细胞培养基C流向第一末端38。尽管夹角α为90度是可能的,然而优选的夹角α是小于90度,以防止任何细胞培养基或细胞残留在第一和第三部分42、26的交接处。 [0045] 如图1所示,随着第二部分44的应用,可在容器10中界定凹处48。顶部14的壁36可部分地形成凹处48的边界。凹处48提供了在壁36的暴露区域的把柄功能,允许使用者通过该处而抓住容器。 [0046] 如图2所示,优选地,各气体传送孔32a沿直线对准,以在封闭空间22中界定出气体流动通道40。优选地,气体流动通道40延伸到管状颈16中限定的开口18附近。贯穿架子20的气体流动通道40允许气体流动到达封闭的空间22的各个部分。 [0047] 如上所讨论的,以及图18所示,在细胞培养的使用状态时,容器10被置于由底部12支撑。在这个位置上,细胞培养基C由于其液体的本性而跨过相应的底部12或架子20的基底24、28的表面而布置。就底部12而言,壁26提供了对液体的约束以蒋细胞培养基C保持在基底24的上方。就架子20而言,为了提供约束以阻止组织细胞培养基C通过任何孔32(32a、32b),约束壁50可沿着每一个孔32的边缘设置,作为堤坝。优选地,架子20的壁30的高度高于约束壁50的高度。在这种方式下,可以在架子20之间的各层细胞培养基C的上方保持开口空间。 [0048] 底部12和架子20可被构造为用于处理不同容量的细胞培养基C,虽然优选的是在相同的容器10内,每一层容纳相同的空间。底部12的基底24和壁26界定了在底部12上用于接纳细胞培养基C的空间。每一个架子20的基底28、壁30和约束壁50界定了各架子上方用于接纳细胞培养基C的空间。底部12和架子20可被构造为各自容纳范围为4-50mL的细胞培养基C体积。由于底部12没有其内形成孔32,底部12的表面积可比每一个架子20的表面积更大;这样,在底部12上的细胞培养基C层的高度可略低于在各架子20上的细胞培养基C层的高度。考虑到每一层细胞培养基C的体积量来设置间距z,以保证在细胞培养基C层的上方的足够顶部空间,用于适当地分配气体。 [0049] 细胞培养基C通过约束壁50经毛细作用吸到相应孔32的现象受到关注。如图11、15和19所示,优选地,约束壁50沿着弓形纵向轴线弯曲。弓形的形状抵抗了毛细管吸引力,并给约束壁50提供了抗毛细作用效果。孔32(32a、32b)可形成弓形,约束壁50沿着其边缘设置。此外,如图11、15和19所示,孔32可具有各种构造。具体地说,气体传送孔 32a可延伸跨过架子20的侧边缘52的一部分来形成(图11和15),或沿着架子20的侧边缘52的全长延伸而形成(图19)。 [0050] 约束壁50可设有其它抗毛细作用特征,如相较于各自架子20的基底28成角度地设置(图21);设有弓形横截面(图23);和/或,包括背离相应孔32的非平滑表面53。如图20-24所示,非平滑表面53可包括各种表面中断或突起,如隆起、凹坑、粗糙区域、条纹等等。这些抗毛细作用特征旨在破坏毛细管吸引。附加地,或者可选地,约束壁50可被制造成或被制备成具有疏水部分来排斥细胞培养基C。例如,约束壁50终止处的自由边缘54可制备成疏水的。约束壁50的其它部分可做同样处理。为进一步增强这种效果,架子20的基底28的一些部分可制成亲水的,以增强细胞培养基C在架子20的基底28上的保持力。这些各种抗毛细作用特征可以各种组合方式使用。 [0051] 容器10可设有额外的特征或变化。例如,参考图2和25,管状颈16可设为相对容器10成不同的角取向。如图2所示,管状颈16沿着纵向轴线延伸,该纵向轴线与最上面的架子20的基底28界定出的平面成夹角β而设置。夹角β可在约0-90度的范围。如图2所示,夹角为0度时,管状颈16从顶部14的侧面伸出。如图25所示,夹角为90度时,管状颈16具有垂直定向,并从顶部14的基底34伸出。对这种布置方式,吸液管通道可设为通过气体流动通道40到达位于底部12的基底24附近的空间,用于移除细胞培养基或细胞。夹角β可选地是锐角。 [0052] 优选地,容器10可以形成来与其它容器堆叠。为实现这样的堆叠,优选地,顶部14界定出上部的支撑表面,该表面与底部12界定出的支撑表面平行。在这种方式中,两个或多个容器10可以堆叠,上部堆叠的容器的底部12由下部堆叠的容器10的顶部14支撑。 为了加强稳定性,可在底部12的外表面上界定出凸边56。相应地,顶部14的壁36可以形成以从基底34轻微突起。壁36可以形成为用以嵌套地容纳凸边56,以在堆叠构造中提供横向的稳定性。应注意的是,顶部14的壁36,特别是通过从基底34突起,可被构造以主要承受上部堆叠的容器10的重量。凹处48的存在所造成的不稳定问题可因此得以避免。 [0053] 各架子20的基底28优选地形成为平面的。可选地,基底28可形成带有波纹、波浪或其它构造来增加表面积。对于任何构造,优选地,由架子20支撑的细胞培养基C层与由底部12支撑的容器10平行地设置。底部12的基底24可同样构造为波纹、波浪或另外形成以具有增加的表面积。对于任何构造,优选地,由底部12支撑的细胞培养基C层与细胞培养基C的其它层平行。 [0054] 容器10可提供为组件,其带有相应的盖58,该盖58被形成为用以装配到管状颈16上,以密封开口18。任何已知的允许装配的排列方式都可使用,例如摩擦配合、干涉配合、螺纹连接或卡口固定。盖58可形成固体的以便成为非通风的。可选地,盖58可设有一个或多个通风孔60,该孔可包括透气性的/不透液性的膜61。此外,盖58可包括一个或多个可调节阀门62,该阀门允许在封闭空间22及在外的固定装置之间的选择性无菌连接。此外,盖58可包括一个或多个管连接件64来允许与一个或多个供给管T(例如,气体供给管)直接和连续地连通。 [0055] 在使用中,容器10置于第一末端38之上,并且通过开口18引入足够量的细胞培养基C到封闭空间22中,来为底部12和每个架子20提供目标体积量。吸液管可用来引入细胞培养基C,该吸液管通过开口18插入到顶部14和邻近架子20之间的封闭空间22。引入的细胞培养基C集中在邻近第一末端38的空间中,并在流动孔32b之间平衡,来提供与底部12和每一架子20相应的细胞培养基C的分隔体积量。一旦达到平衡,容器10就被调整成用底部12支撑,细胞培养基C分散跨过底部12和每一个架子20。盖58可装配到管状颈16上来密封开口18。此后,容器10可设置在培养箱中。为了运输,容器10优选保持直立,细胞培养基C被积聚在邻近第一末端38的封闭空间22中。多个容器10可在培养时堆叠。 |