动物细胞的微型化培养器
阅读：484发布：2020-08-23
专利汇可以提供动物细胞的微型化培养器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种动物细胞的微型化培养器，它是由透气 硅 胶材料的硅胶管，透气硅胶塞和中空 纤维 丝组成。将细胞用胶原凝胶包埋在中空纤维丝内，因动物细胞的征微化培养器有适合细胞生存的传 氧 和传质能 力 ，保持了细胞的药物代谢等功能。它结合了孔板的微型化优势和人工肝反应器的三维仿生培养优势，保持了动物细胞的 生物 活性，一是作为药物代谢和药理毒理的研究的动物 肝细胞 体外模型，二是用于细胞培养条件和产物生产的实验室研究。并且可作为动物细胞培养条件研究的载体，为工业化生产奠定 基础 。，下面是动物细胞的微型化培养器专利的具体信息内容。
1.一种动物细胞的微型化培养器，其特征在于：包括硅胶管(1)，硅胶塞 (2)，1根以上的中空纤维丝(3)；中空纤维丝(3)装在硅胶管(1)中，硅胶 管(1)两头用硅胶塞(2)封口。
2.根据权利要求1所述的一种动物细胞的微型化培养器，其特征在于：所 说的硅胶管(1)和硅胶塞(2)材料为传氧硅胶材料。
3.根据权利要求1所述的一种动物细胞的微型化培养器，其特征在于：所 说的中空纤维丝的材料是其截留分子量在100KDa-1000KDa的聚丙烯、聚砜、聚 丙烯腈或聚乙烯；中空纤维丝(3)为1-100根。
4.根据权利要求1所述的一种动物细胞的微型化培养器，其特征在于：所 说的微型化培养器的体积为0.1ml-10ml。
技术领域
本实用新型涉及一种动物细胞的微型化培养器。
背景技术
现有的药物药理毒理研究基于动物模型、体外原代细胞模型和连续细胞系模 型三种。动物模型有实验周期长，效率低，个体差异大导致结果偏差过大，不 利于动物保护等缺点，而不可消除种属差异，是动物模型致命的弱点。连续细 胞系虽然培养方式简单，效率高成本低，但连续细胞系与原代培养细胞在结构 和功能上仍有较大差别，并不能完全体现药物在人体或动物体内的代谢和毒性 作用。
目前，国内外研究者开始重视体外原代细胞模型在药物研究上的应用。它所 需细胞量少，可能从根本上消除种属差异和个体差异，干扰因素小，所得的结 果重复性好。用于药物研究的体外细胞模型主要有孔板培养和平皿培养等，此 种二维的方式虽然操作简单，但保持细胞活性时间短，细胞功能易丧失，不能 很好的模拟体内细胞的结构和功能，这些缺陷使其应用受到了限制。而三维培 养方式，如中空纤维生物人工肝反应器，虽能较长时间保持细胞功能，模拟肝 脏环境，但结构复杂，需要有多路供氧和培养基循环，体积庞大，成本也相当 高，显然不适用于需要小型化的药物代谢研究和高通量的药物筛选。
同时，实验室研究细胞培养条件和生产细胞代谢产物，需要一种小型化，适 合进行条件实验、优化、筛选的装置。而工业生产用的大型中空纤维反应器显 然无法满足这个要求。如果能找到一种既操作简单，又容易放大的培养方式， 对于动物细胞工业化生产的前期研究有一定的意义。
发明内容
为了克服现有的药物研究模型的不足，从生物人工肝反应器和人工器官得 到启发，本实用新型的目的在于提供一种动物细胞的微型化培养器，大大简化 了一般反应器所需的结构和操作，以三维培养的方式达到仿生学效果，并能长 期维持动物细胞功能。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括硅胶管，硅胶塞，1 根以上的中空纤维丝；中空纤维丝装在硅胶管中，硅胶管两头用硅胶塞封口。
所说的硅胶管和硅胶塞材料为传氧硅胶材料。
所说的中空纤维丝的材料是其截留分子量在100KDa～1000KDa的聚丙烯、 聚砜、聚丙烯腈或聚乙烯；中空纤维丝中空纤维丝为1-100根。
所说的微型化培养器的体积为0.1ml-10ml。
本实用新型具有的有益的效果是：能对动物细胞进行长期三维培养，保持 了动物细胞的生物活性，一是作为药物代谢和药理毒理的研究的动物肝细胞体 外模型，二是用于细胞培养条件和产物生产的实验室研究。并且可作为动物细 胞培养条件研究的载体，为工业化生产奠定基础。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是实施例3的白蛋白和尿素产量曲线。
目前，国内外研究者开始重视体外原代细胞模型在药物研究上的应用。它所 需细胞量少，可能从根本上消除种属差异和个体差异，干扰因素小，所得的结 果重复性好。用于药物研究的体外细胞模型主要有孔板培养和平皿培养等，此 种二维的方式虽然操作简单，但保持细胞活性时间短，细胞功能易丧失，不能 很好的模拟体内细胞的结构和功能，这些缺陷使其应用受到了限制。而三维培 养方式，如中空纤维生物人工肝反应器，虽能较长时间保持细胞功能，模拟肝 脏环境，但结构复杂，需要有多路供氧和培养基循环，体积庞大，成本也相当 高，显然不适用于需要小型化的药物代谢研究和高通量的药物筛选。
同时，实验室研究细胞培养条件和生产细胞代谢产物，需要一种小型化，适 合进行条件实验、优化、筛选的装置。而工业生产用的大型中空纤维反应器显 然无法满足这个要求。如果能找到一种既操作简单，又容易放大的培养方式， 对于动物细胞工业化生产的前期研究有一定的意义。
发明内容
为了克服现有的药物研究模型的不足，从生物人工肝反应器和人工器官得 到启发，本实用新型的目的在于提供一种动物细胞的微型化培养器，大大简化 了一般反应器所需的结构和操作，以三维培养的方式达到仿生学效果，并能长 期维持动物细胞功能。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括硅胶管，硅胶塞，1 根以上的中空纤维丝；中空纤维丝装在硅胶管中，硅胶管两头用硅胶塞封口。
所说的硅胶管和硅胶塞材料为传氧硅胶材料。
所说的中空纤维丝的材料是其截留分子量在100KDa～1000KDa的聚丙烯、 聚砜、聚丙烯腈或聚乙烯；中空纤维丝中空纤维丝为1-100根。
所说的微型化培养器的体积为0.1ml-10ml。
本实用新型具有的有益的效果是：能对动物细胞进行长期三维培养，保持 了动物细胞的生物活性，一是作为药物代谢和药理毒理的研究的动物肝细胞体 外模型，二是用于细胞培养条件和产物生产的实验室研究。并且可作为动物细 胞培养条件研究的载体，为工业化生产奠定基础。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是实施例3的白蛋白和尿素产量曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如附图1所示，本实用新型包括：硅胶管1，硅胶塞2，1根以上的中空纤 维丝3；中空纤维丝3装在硅胶管1中，硅胶管1两头用硅胶塞2封口。
具体实施例1：(微型化培养器和平皿培养的比较)
硅胶管1长13cm，内径0.8cm，外径1.2cm。硅胶塞2细端0.75cm，粗端1.35cm。 中空纤维丝3聚丙烯腈材质，外径0.110cm-0.120cm，截留分子量为1000KDa。
将收获活率高于90％的大鼠肝细胞按106cells/ml密度接种于4倍浓缩培养 基和鼠尾胶原溶液混合液(1∶3；v∶v)中，注入中空纤维丝3，37℃放置10分 钟使之凝固。将中空纤维丝3剪短，8cm×12根，装入硅胶管1，加入5ml含5％胎 牛血清Williams’E培养基，放入37℃，5％CO2培养箱静置培养。
将同批大鼠肝细胞按0.8×106cells/ml接入5ml含5％胎牛血清Williams’E 培养基，在铺有鼠尾胶原的平皿培养。培养条件与上述相同。
待平皿中细胞贴壁后(12-18h)，在微型化培养器和平皿中分别加入含待 测药物10mM醋氨酚培养基和不含药物培养基(作为空白对照)。其后每60h更换 新的培养基。
各重复三组，测定肝功能指标尿素和白蛋白，观察细胞形态。
结果如下表1所示。
表1： 时间 加药60h 加药120h 组别 微型化培养器 平皿 微型化培养器 平皿 尿素产量比(空白 组/醋氨酚组) 1.76 1.30 1.69 1.24 白蛋白产量比(空 白组/醋氨酚组) 1.30 1.11 3.67 1.23
由上表可见，大鼠肝细胞在微型化培养器内的存活状态比平皿单层培养良 好，且微型化培养器组对肝毒性药物醋氨酚的反应比平皿组更显著，说明了微 型化培养器比平皿更适用于药物毒性研究。
一般多孔板常被用做细胞体外的载体，而多孔板培养与平皿培养都是二维的 单层培养方式，有很多的共同点。因此，实验发现微型化培养器培养细胞比平 皿更优越，也可说明本实用新型与多孔板的差异。
具体实施例2：(微型化培养器用于药物代谢的研究)
硅胶管1长13cm，内径0.8cm，1.2cm。硅胶塞2细端0.75cm，粗端1.35cm。 中空纤维丝3聚砜材质，外径0.110cm-0.120cm，截留分子量为1000KDa。
将收获活率高于90％的大鼠肝细胞按106cells/ml密度接种于4倍浓缩培养 基和鼠尾胶原溶液混合液(1∶3；v∶v)中，注入中空纤维丝3，37℃放置10分 钟使之凝固。将中空纤维丝3剪短，8cm×12根，装入硅胶管1，加入5ml含5％胎 牛血清Williams’E培养基，放入37℃，5％CO2培养箱静置培养。
将同批大鼠肝细胞按0.8×106cells/ml接入5ml含5％胎牛血清Williams’E 培养基，在铺有鼠尾胶原的平皿培养。培养条件与上述相同。
培养60h后，各组加入约40uM的非那西丁溶液，经过3h的药物代谢，HPLC法 测定非那西丁和代谢产物醋氨酚的含量。结果如表2所示：
表2： 时间 取样Oh 取样3h 组别 微型化培养器 平皿 微型化培养器 平皿 非那西丁(g/L) 0.081 0.081 0.035 0.066 醋氨酚(g/L) 0 0 0.0097 0.0048
由上表可见，大鼠肝细胞在微型化培养器内代谢非那西丁的能力高于平皿 培养细胞，说明细胞色素P450活性比平皿单层培养良好，因此微型化培养器比 平皿更适用于药物代谢研究。
具体实施例3：(微型化培养器用于药物肝毒性的研究)
硅胶管1长13cm，内径0.8cm，外径1.2cm。硅胶塞2细端0.75cm，粗端1.35cm。 中空纤维丝3聚砜材质，外径0.110cm-0.120cm，截留分子量为1000KDa。
将收获活率高于90％的大鼠肝细胞按106cells/ml密度接种于4倍浓缩培养 基和鼠尾胶原溶液混合液(1∶3；v∶v)中，注入中空纤维丝3，37℃放置10分 钟使之凝固。将中空纤维丝3剪短，8cm×12根，装入硅胶管1，加入5ml含5％胎 牛血清Williams’E培养基，放入37℃，5％CO2培养箱静置培养。
培养12-18h后，各组分别换入含药物浓度为利福平10mg/ml，异烟肼 15mg/ml的培养基和不含药物的培养基，每24h取样一次，每60h换培养基一次。 重复三次，测定样品的尿素和白蛋白产量。结果如附图2所示，白蛋白生成量随 时间变化曲线(左)，尿素产量随时间变化曲线(右)。
由图可见，该浓度的利福平和异烟肼作用下，白蛋白和尿素的产量均低于 空白对照组，因此药物对大鼠肝细胞有损伤作用，从而导致细胞肝功能的部分 丧失。说明了本实用新型用于肝毒性药物研究的可行性。
具体实施例4：(微型化培养器用于连续细胞株的培养)
硅胶管1长13cm，内径0.8cm，1.2cm。硅胶塞2细端0.75cm，粗端1.35cm。 中空纤维丝3聚丙烯材质，外径0.110cm-0.120cm，截留分子量分别为30KD和 100KD。
将小鼠成纤维细胞L929按106cells/ml密度接种于4倍浓缩培养基和鼠尾胶 原溶液混合液(1∶3；v∶v)中，注入如上所述的两种中空纤维丝3，37℃放置 10分钟使之凝固。将中空纤维丝3剪短，8cm×12根，装入硅胶管身1，加入5ml 含10％小牛血清1640培养基，放入37℃，5％CO2培养箱静置培养。
L929细胞在截留分子量100KD的微型化培养器内的生长情况(细胞增殖数 量)优于相同材质的截留分子量30KD。从而筛选得到100KD聚砜中空纤维丝适 合用于细胞培养。
具体实施例5：(微型化培养器用于保肝药物的筛选)
硅胶管1长13cm，内径0.8cm，外径1.2cm。硅胶塞2细端0.75cm，粗端1.35cm。 中空纤维丝3聚砜材质，外径0.110cm-0.120cm，截留分子量为1000KDa。
将收获活率高于90％的大鼠肝细胞按106cells/ml密度接种于4倍浓缩培养 基和鼠尾胶原溶液混合液(1∶3；v∶v)中，注入中空纤维丝3，37℃放置10分 钟使之凝固。将中空纤维丝3剪短，8cm×12根，装入硅胶管1，加入5ml含5％胎 牛血清Williams’E培养基，放入37℃，5％CO2培养箱静置培养。
培养12-18h后，各组分别换入含药物浓度为10mM醋氨酚培养基、10mM醋氨 酚+4mM谷胱甘肽、10mM醋氨酚+4mM N-乙酰半胱氨酸、10mM醋氨酚+4mM半 胱氨酸和不含药物培养基(作为空白对照)。
24h后观察细胞形态，发现10mM醋氨酚+4mM谷胱甘肽组的细胞活率较高。 即从三种待选的保肝药物中筛选得到谷胱甘肽对醋氨酚的药物性肝损有保护作 用。这是本实用新型用于保肝药物筛选的一例。
如附图1所示，本实用新型包括：硅胶管1，硅胶塞2，1根以上的中空纤 维丝3；中空纤维丝3装在硅胶管1中，硅胶管1两头用硅胶塞2封口。
具体实施例1：(微型化培养器和平皿培养的比较)
硅胶管1长13cm，内径0.8cm，外径1.2cm。硅胶塞2细端0.75cm，粗端1.35cm。 中空纤维丝3聚丙烯腈材质，外径0.110cm-0.120cm，截留分子量为1000KDa。
将收获活率高于90％的大鼠肝细胞按106cells/ml密度接种于4倍浓缩培养 基和鼠尾胶原溶液混合液(1∶3；v∶v)中，注入中空纤维丝3，37℃放置10分 钟使之凝固。将中空纤维丝3剪短，8cm×12根，装入硅胶管1，加入5ml含5％胎 牛血清Williams’E培养基，放入37℃，5％CO2培养箱静置培养。
将同批大鼠肝细胞按0.8×106cells/ml接入5ml含5％胎牛血清Williams’E 培养基，在铺有鼠尾胶原的平皿培养。培养条件与上述相同。
待平皿中细胞贴壁后(12-18h)，在微型化培养器和平皿中分别加入含待 测药物10mM醋氨酚培养基和不含药物培养基(作为空白对照)。其后每60h更换 新的培养基。
各重复三组，测定肝功能指标尿素和白蛋白，观察细胞形态。
结果如下表1所示。
表1： 时间 加药60h 加药120h 组别 微型化培养器 平皿 微型化培养器 平皿 尿素产量比(空白 组/醋氨酚组) 1.76 1.30 1.69 1.24 白蛋白产量比(空 白组/醋氨酚组) 1.30 1.11 3.67 1.23
由上表可见，大鼠肝细胞在微型化培养器内的存活状态比平皿单层培养良 好，且微型化培养器组对肝毒性药物醋氨酚的反应比平皿组更显著，说明了微 型化培养器比平皿更适用于药物毒性研究。
一般多孔板常被用做细胞体外的载体，而多孔板培养与平皿培养都是二维的 单层培养方式，有很多的共同点。因此，实验发现微型化培养器培养细胞比平 皿更优越，也可说明本实用新型与多孔板的差异。
具体实施例2：(微型化培养器用于药物代谢的研究)
硅胶管1长13cm，内径0.8cm，1.2cm。硅胶塞2细端0.75cm，粗端1.35cm。 中空纤维丝3聚砜材质，外径0.110cm-0.120cm，截留分子量为1000KDa。
将收获活率高于90％的大鼠肝细胞按106cells/ml密度接种于4倍浓缩培养 基和鼠尾胶原溶液混合液(1∶3；v∶v)中，注入中空纤维丝3，37℃放置10分 钟使之凝固。将中空纤维丝3剪短，8cm×12根，装入硅胶管1，加入5ml含5％胎 牛血清Williams’E培养基，放入37℃，5％CO2培养箱静置培养。
将同批大鼠肝细胞按0.8×106cells/ml接入5ml含5％胎牛血清Williams’E 培养基，在铺有鼠尾胶原的平皿培养。培养条件与上述相同。
培养60h后，各组加入约40uM的非那西丁溶液，经过3h的药物代谢，HPLC法 测定非那西丁和代谢产物醋氨酚的含量。结果如表2所示：
表2： 时间 取样Oh 取样3h 组别 微型化培养器 平皿 微型化培养器 平皿 非那西丁(g/L) 0.081 0.081 0.035 0.066 醋氨酚(g/L) 0 0 0.0097 0.0048
由上表可见，大鼠肝细胞在微型化培养器内代谢非那西丁的能力高于平皿 培养细胞，说明细胞色素P450活性比平皿单层培养良好，因此微型化培养器比 平皿更适用于药物代谢研究。
具体实施例3：(微型化培养器用于药物肝毒性的研究)
硅胶管1长13cm，内径0.8cm，外径1.2cm。硅胶塞2细端0.75cm，粗端1.35cm。 中空纤维丝3聚砜材质，外径0.110cm-0.120cm，截留分子量为1000KDa。
将收获活率高于90％的大鼠肝细胞按106cells/ml密度接种于4倍浓缩培养 基和鼠尾胶原溶液混合液(1∶3；v∶v)中，注入中空纤维丝3，37℃放置10分 钟使之凝固。将中空纤维丝3剪短，8cm×12根，装入硅胶管1，加入5ml含5％胎 牛血清Williams’E培养基，放入37℃，5％CO2培养箱静置培养。
培养12-18h后，各组分别换入含药物浓度为利福平10mg/ml，异烟肼 15mg/ml的培养基和不含药物的培养基，每24h取样一次，每60h换培养基一次。 重复三次，测定样品的尿素和白蛋白产量。结果如附图2所示，白蛋白生成量随 时间变化曲线(左)，尿素产量随时间变化曲线(右)。
由图可见，该浓度的利福平和异烟肼作用下，白蛋白和尿素的产量均低于 空白对照组，因此药物对大鼠肝细胞有损伤作用，从而导致细胞肝功能的部分 丧失。说明了本实用新型用于肝毒性药物研究的可行性。
具体实施例4：(微型化培养器用于连续细胞株的培养)
硅胶管1长13cm，内径0.8cm，1.2cm。硅胶塞2细端0.75cm，粗端1.35cm。 中空纤维丝3聚丙烯材质，外径0.110cm-0.120cm，截留分子量分别为30KD和 100KD。
将小鼠成纤维细胞L929按106cells/ml密度接种于4倍浓缩培养基和鼠尾胶 原溶液混合液(1∶3；v∶v)中，注入如上所述的两种中空纤维丝3，37℃放置 10分钟使之凝固。将中空纤维丝3剪短，8cm×12根，装入硅胶管身1，加入5ml 含10％小牛血清1640培养基，放入37℃，5％CO2培养箱静置培养。
L929细胞在截留分子量100KD的微型化培养器内的生长情况(细胞增殖数 量)优于相同材质的截留分子量30KD。从而筛选得到100KD聚砜中空纤维丝适 合用于细胞培养。
具体实施例5：(微型化培养器用于保肝药物的筛选)
硅胶管1长13cm，内径0.8cm，外径1.2cm。硅胶塞2细端0.75cm，粗端1.35cm。 中空纤维丝3聚砜材质，外径0.110cm-0.120cm，截留分子量为1000KDa。
将收获活率高于90％的大鼠肝细胞按106cells/ml密度接种于4倍浓缩培养 基和鼠尾胶原溶液混合液(1∶3；v∶v)中，注入中空纤维丝3，37℃放置10分 钟使之凝固。将中空纤维丝3剪短，8cm×12根，装入硅胶管1，加入5ml含5％胎 牛血清Williams’E培养基，放入37℃，5％CO2培养箱静置培养。
培养12-18h后，各组分别换入含药物浓度为10mM醋氨酚培养基、10mM醋氨 酚+4mM谷胱甘肽、10mM醋氨酚+4mM N-乙酰半胱氨酸、10mM醋氨酚+4mM半 胱氨酸和不含药物培养基(作为空白对照)。
24h后观察细胞形态，发现10mM醋氨酚+4mM谷胱甘肽组的细胞活率较高。 即从三种待选的保肝药物中筛选得到谷胱甘肽对醋氨酚的药物性肝损有保护作 用。这是本实用新型用于保肝药物筛选的一例。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 带氧供的细胞循环生物人工肝装置 | 2020-05-25 | 675 |
| 全血灌流生物人工肝系统 | 2020-05-26 | 610 |
| 全血灌流生物人工肝系统 | 2020-05-27 | 347 |
| 组合型生物人工肝支持系统 | 2020-05-22 | 756 |
| 一种生物型人工肝支持系统 | 2020-05-22 | 280 |
| U形中空纤维管人工肝生物反应器 | 2020-05-24 | 515 |
| 毛绒线式生物人工肝反应器 | 2020-05-16 | 335 |
| 一种用于生物人工肝的改性膜材料 | 2020-05-18 | 830 |
| 毛绒线式生物人工肝反应器 | 2020-05-26 | 183 |
| 生物人工肝 | 2020-05-11 | 141 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
生物人工肝热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈