本發(fā)明涉及細胞培養(yǎng)技術領域，具體提供一種體外肝細胞異質性培養(yǎng)裝置。

背景技術：

在研究肝細胞在體外的生理功能方面，國內外眾多學者采用了多種方法，比如三明治培養(yǎng)、球形聚集培養(yǎng)、微流控芯片培養(yǎng)以及3d打印培養(yǎng)等，用于模擬體內肝細胞生長壞境，從而使體外培養(yǎng)的肝細胞具有更接近體內生長時的生理功能。雖然三維培養(yǎng)和共培養(yǎng)研究明顯優(yōu)于普通平板培養(yǎng)和單培養(yǎng)，但是上述培養(yǎng)過程中基本忽略體內肝細胞異質性這一基本生理特點。肝臟最小結構單位為肝小葉，每個肝小葉由眾多條索狀的肝板組成，每個肝板中靠近門靜脈分支區(qū)域的肝細胞稱為1區(qū)肝細胞，靠近中央靜脈的肝細胞稱為3區(qū)肝細胞，兩者之間稱為2區(qū)肝細胞。不同區(qū)域肝細胞在生理功能、代謝能力、對外來物質的敏感性等方面具有不同的特點，這被稱為肝細胞異質性。其中，1區(qū)肝細胞在糖原分解、糖異生、尿素合成、膽固醇合成、ⅱ相酶物質代謝方面更加高效，3區(qū)肝細胞在葡萄糖攝取、糖原儲存、谷氨酰胺合成、酒精降解、ⅰ相酶物質代謝方面更加高效。

基于上述現狀，如何在體外構建模擬體內肝細胞異質性分布的肝細胞體外培養(yǎng)裝置，就成為亟需解決的技術問題。有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術實現要素：

為了解決現有技術中的上述問題，即為了在體外構建模擬體內肝細胞異質性分布的的肝細胞體外培養(yǎng)裝置，本發(fā)明提供了一種體外肝細胞異質性培養(yǎng)裝置，包括：誘導單元，其用于細胞異質性誘導；培養(yǎng)單元，其用于細胞異質性培養(yǎng)；檢測單元，其用于檢測細胞異質性；存儲單元，其用于存儲細胞異質性檢測數據；通信單元，其用于發(fā)送檢測單元檢測的細胞異質性檢測數據；溫度控制單元，其用于控制誘導單元和/或培養(yǎng)單元的溫度；試劑供給單元，其用于向誘導單元供給誘導液，和/或向培養(yǎng)單元供給培養(yǎng)液。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術方案中，誘導單元包括用于形成濃度梯度的流體分流通道以及與流體分流通道相通的細胞誘導區(qū)域，流體分流通道上設有多個培養(yǎng)基入口。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術方案中，分流通道包括主通道以及與主通道連通的多個支通道。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術方案中，細胞誘導區(qū)域呈井字形，其兩個縱向通道頂端與流體分流通道的末端連通，以通入誘導液；縱向通道底端開設廢液出口；其兩個橫向通道的一側均開設有細胞液入口，其兩個橫向通道的另一側均開設有與培養(yǎng)單元聯(lián)通的出口。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術方案中，培養(yǎng)單元包括至少兩個細胞異質性培養(yǎng)腔室，細胞異質性培養(yǎng)腔室和細胞誘導區(qū)域聯(lián)通，且相連的兩個細胞異質性培養(yǎng)腔室通過半透膜連接，培養(yǎng)腔室內設有培養(yǎng)芯片。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術方案中，培養(yǎng)芯片包括細胞培養(yǎng)池和細胞培養(yǎng)皿，細胞培養(yǎng)池位于細胞培養(yǎng)皿的底部，細胞培養(yǎng)池上設有多個培養(yǎng)孔。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術方案中，檢測單元包括頂板、底板以及位于頂板和底板之間的通道板，通道內設有網狀分離腔室，分離腔室用于富集細胞。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術方案中，通信單元為藍牙模塊、nfc模塊或wifi模塊。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術方案中，試劑供給單元包括：誘導液試劑瓶，其用于向誘導單元供給誘導液；培養(yǎng)液試劑瓶，其用于向培養(yǎng)單元供給培養(yǎng)液清洗液試劑瓶，其用于向誘導單元和培養(yǎng)單元供給清洗液。

在上述培養(yǎng)裝置的優(yōu)選技術方案中，還包括控制單元，其用于控制誘導單元誘導細胞異質性；其用于控制培養(yǎng)單元培養(yǎng)細胞異質性；其用于控制檢測單元檢測細胞異質性；其用于控制存儲單元存儲細胞異質性檢測數據；其用于控制通信單元發(fā)送細胞異質性檢測數據；其用于控制溫度控制單元控制誘導單元和/或培養(yǎng)單元的溫度；其用于控制試劑供給單元向誘導單元供給誘導液，和/或向培養(yǎng)單元供給培養(yǎng)液，和/或向誘導單元和培養(yǎng)單元供給清洗液。

本領域技術人員能夠理解的是，本發(fā)明通過誘導單元的流體分流通道形成濃度梯度的誘導液后通入細胞誘導區(qū)域，模擬肝細胞異質性分布形成的內環(huán)境，其模擬的肝細胞異質性更符合肝細胞的生理狀態(tài)。

進一步地，異質性細胞誘導完成后，還可以繼續(xù)進行異質性細胞的培養(yǎng)，本發(fā)明培養(yǎng)裝置包括至少兩個培養(yǎng)細胞異質性培養(yǎng)腔室，可以同時培養(yǎng)多種異質性細胞；相連的兩個細胞異質性培養(yǎng)腔室通過半透膜連接，使得相鄰的兩個細胞異質性培養(yǎng)腔室中細胞所釋放的細胞因子、抗體等小分子物質可以通過半透膜進入與其相鄰的細胞異質性培養(yǎng)腔室中為其細胞培養(yǎng)所利用，且相鄰的兩個細胞異質性培養(yǎng)腔室中所培養(yǎng)的異質性細胞不會透過半透膜進行混合，采用本培養(yǎng)單元可以有效降低目標細胞的培養(yǎng)成本，并且裝置結構簡單易實現，具有良好的市場應用前景。

進一步地，檢測單元把異質性肝細胞的樣品制備、分離檢測等基本操作單位集成或基本集成于一塊芯片上，用以完成不同的過程，并對其產物進行分術，價格便宜、操作靈活、便于攜帶等特點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的體外肝細胞異質性培養(yǎng)裝置的框體示意圖；

圖2是本發(fā)明的誘導單元的結構示意圖；

圖3是本發(fā)明的培養(yǎng)單元的結構示意圖；

圖4是本發(fā)明的檢測單元的結構示意圖。

其中，1、誘導單元；11、流體分流通道；111、主通道；112、支通道；12、細胞誘導區(qū)域；2、培養(yǎng)單元；21、培養(yǎng)腔室；22、培養(yǎng)芯片；221、培養(yǎng)池；2211、培養(yǎng)孔；222、培養(yǎng)皿；3、檢測單元；31、頂板；32、底板；33、通道板；4、存儲單元；5、通信單元；6、溫度控制單元；7、試劑供給單元。

具體實施方式

下面參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。本領域技術人員應當理解的是，這些實施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術原理，并非旨在限制本發(fā)明的保護范圍。

需要說明的是，在本發(fā)明的描述中，術語“底”、“內”等指示的方向或位置關系的術語是基于附圖所示的方向或位置關系，這僅僅是為了便于描述，而不是指示或暗示所述裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，還需要說明的是，在本發(fā)明的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域技術人員而言，可根據具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

參見圖1至圖4，圖1是本發(fā)明的體外肝細胞異質性培養(yǎng)裝置的框體示意圖；圖2是本發(fā)明的誘導單元的結構示意圖；圖3是本發(fā)明的培養(yǎng)單元的結構示意圖；圖4是本發(fā)明的檢測單元的結構示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的體外肝細胞異質性培養(yǎng)裝置包括：誘導單元1，其用于細胞異質性誘導；培養(yǎng)單元2，其用于細胞異質性培養(yǎng)；檢測單元3，其用于檢測細胞異質性；存儲單元4，其用于存儲細胞異質性檢測數據；通信單元5，其用于發(fā)送檢測單元3檢測的細胞異質性檢測數據；溫度控制單元6，其用于控制誘導單元1和/或培養(yǎng)單元2的溫度；試劑供給單元7，其用于向誘導單元1供給誘導液，和/或向培養(yǎng)單元2供給培養(yǎng)液。

在一種較佳的實施方式中，如圖2所示，誘導單元1包括用于形成濃度梯度的流體分流通道11以及與流體分流通道11相通的細胞誘導區(qū)域12，流體分流通道11上設有多個培養(yǎng)基入口。

優(yōu)選地，分流通道包括主通道111以及與主通道111連通的多個支通道112，用于分流不同濃度梯度的誘導液，模擬肝細胞異質性分布形成的內環(huán)境，其模擬的肝細胞異質性更符合肝細胞的生理狀態(tài)。

優(yōu)選地，細胞誘導區(qū)域12呈井字形，其兩個縱向通道頂端與流體分流通道11的末端連通，以通入誘導液；縱向通道底端開設廢液出口；其兩個橫向通道的一側均開設有細胞液入口，其兩個橫向通道的另一側均開設有與培養(yǎng)單元2聯(lián)通的出口。

在一種較佳的實施方式中，如圖3所示，培養(yǎng)單元2包括至少兩個細胞異質性培養(yǎng)腔室21，細胞異質性培養(yǎng)腔室21和細胞誘導區(qū)域12聯(lián)通，且相連的兩個細胞異質性培養(yǎng)腔室21通過半透膜連接，培養(yǎng)腔室21內設有培養(yǎng)芯片22。優(yōu)選地，培養(yǎng)單元2包括兩個細胞異質性培養(yǎng)腔室21，和細胞誘導區(qū)域12的橫向通道一一對應。更進一步底，培養(yǎng)單元2還包括備用的細胞異質性培養(yǎng)腔室21，當一個培養(yǎng)腔室21被污染不能繼續(xù)使用時，能夠繼續(xù)培養(yǎng)肝細胞，采用備用腔室培養(yǎng)肝細胞，確保了肝細胞異質性的培養(yǎng)能夠順利進行。

優(yōu)選地，培養(yǎng)芯片22包括細胞培養(yǎng)池221和細胞培養(yǎng)皿222，細胞培養(yǎng)池221位于細胞培養(yǎng)皿222的底部，細胞培養(yǎng)池221上設有多個培養(yǎng)孔2211，每一個異質性肝細胞在與其對應的一個培養(yǎng)孔2211內培養(yǎng)，單獨培養(yǎng)，避免了相互之間影響。

在一種較佳的實施方式中，如圖4所示，檢測單元3包括頂板31、底板32以及位于頂板31和底板32之間的通道板33，通道內設有網狀分離腔室，分離腔室用于富集細胞。檢測單元3把異質性肝細胞的樣品制備、分離檢測等基本操作單位集成或基本集成于一塊芯片上，用以完成不同的過程，并對其產物進行分術，價格便宜、操作靈活、便于攜帶等特點。

在一種較佳的實施方式中，通信單元5為藍牙模塊、nfc模塊或wifi模塊，實現了培養(yǎng)裝置的無線通訊功能，通過通信單元5將監(jiān)測數據發(fā)送給電腦端、或者平板、手機等移動端，便于隨時觀察數據。

優(yōu)選地，還包括云端服務器，通信單元5將監(jiān)測數據發(fā)送至云端服務器，便于數據的存儲。

在一種較佳的實施方式中，試劑供給單元7包括：誘導液試劑瓶，其用于向誘導單元1供給誘導液；培養(yǎng)液試劑瓶，其用于向培養(yǎng)單元2供給培養(yǎng)液；還包括清洗液試劑瓶，其用于向誘導單元1和培養(yǎng)單元2供給清洗液。

盡管圖中未示出，為了實現對培養(yǎng)裝置的控制，還包括控制單元，其用于控制誘導單元1誘導細胞異質性；其用于控制培養(yǎng)單元2培養(yǎng)細胞異質性；其用于控制檢測單元3檢測細胞異質性；其用于控制存儲單元4存儲細胞異質性檢測數據；其用于控制通信單元5發(fā)送細胞異質性檢測數據；其用于控制溫度控制單元6控制誘導單元1和/或培養(yǎng)單元2的溫度；其用于控制試劑供給單元7向誘導單元1供給誘導液，和/或向培養(yǎng)單元2供給培養(yǎng)液，和/或向誘導單元1和培養(yǎng)單元2供給清洗液。

在物理形式上，該控制機構可以是任何類型的控制器，例如可編程控制器、組合邏輯控制器等。

在一種較佳的實施方式中，溫度控制單元6為溫度控制器。

本實施例中，其細胞異質性培養(yǎng)方法具體如下：

(1)、通過溫度控制器控制誘導單元1和誘導液的溫度，將誘導單元1和誘導液的溫度控制在第一預設溫度范圍內，用誘導液對誘導單元1浸潤，再將肝細胞懸液加入到細胞誘導區(qū)域12并等待肝細胞貼壁生長，其中，肝細胞來源于原代肝細胞。

(2)、進一步地，待肝細胞貼壁生長之后，將向細胞誘導區(qū)域12加入肝細胞懸液的橫向通道的一側開設的細胞液入口關閉，從流體分流通道11持續(xù)勻速通入不同濃度或不同成分的誘導液，以便誘導形成異質性分布的肝細胞。

(3)、進一步地，待肝細胞形成異質性之后，將橫向通道的另一側開設的與培養(yǎng)單元2聯(lián)通的出口打開，將異質性肝細胞轉移至與其對應的細胞培養(yǎng)腔室21內，并在培養(yǎng)芯片22的培養(yǎng)孔2211上培養(yǎng)，在此過程中，通過培養(yǎng)液試劑瓶向培養(yǎng)單元2供給培養(yǎng)液，以供培養(yǎng)異質性肝細胞，并通過溫度控制器控制培養(yǎng)單元2和培養(yǎng)液的溫度，將培養(yǎng)單元2和培養(yǎng)液液的溫度控制在第二預設溫度范圍內。

(4)在上述過程中，通過檢測單元3檢測細胞異質性，并通過通信單元5將監(jiān)測數據發(fā)送至云端服務器或者移動端，便于數據的存儲和及時觀察數據。

(5)當細胞異質性培養(yǎng)結束，通過清洗液試劑瓶向誘導單元1和培養(yǎng)單元2供給清洗液，用于清洗誘導單元1和培養(yǎng)單元2。

至此，已經結合附圖所示的優(yōu)選實施方式描述了本發(fā)明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發(fā)明的保護范圍顯然不局限于這些具體實施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術方案都將落入本發(fā)明的保護范圍之內。