本發(fā)明涉及生物醫(yī)用器械，特別涉及一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置。

背景技術(shù)：

1、外泌體是一種具有雙脂質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的直徑在30-150nm間的納米級(jí)囊泡，內(nèi)含功能蛋白、脂質(zhì)和核酸（rna、dna）等豐富的生物物質(zhì)，可以行使細(xì)胞間通信、調(diào)控等重要功能。外泌體來(lái)源廣泛，主要從體內(nèi)（血液、唾液等體液，以及乳汁等分泌物）和體外（細(xì)胞培養(yǎng)）分離提取。當(dāng)前，在美容、醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用的外泌體主要是基于干細(xì)胞培養(yǎng)提取，干細(xì)胞來(lái)源外泌體具有極低的免疫原性和良好的生物相容性，可高效穿透細(xì)胞質(zhì)膜、血腦屏障等主要生物屏障，且使用時(shí)無(wú)栓塞、致瘤等風(fēng)險(xiǎn)。在調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，組織修復(fù)，癌癥治療以及作為天然藥物載體等研究中扮演重要角色。

2、干細(xì)胞的高質(zhì)量培養(yǎng)就是外泌體的生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。當(dāng)前，干細(xì)胞3d培養(yǎng)的常規(guī)方法是包括3d打印技術(shù)、微載體等。3d打印是將細(xì)胞、水凝膠結(jié)合在一起，干細(xì)胞就生長(zhǎng)在充滿微孔的水凝膠內(nèi)部，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)體內(nèi)細(xì)胞三維微環(huán)境的模擬；微載體工藝是將細(xì)胞種植在微載體表面培養(yǎng)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有工藝在生產(chǎn)中還有一些不足之處：1、水凝膠的長(zhǎng)期穩(wěn)定性不佳，水凝膠的主要原材料為天然高分子材料，天然高分子材料在?長(zhǎng)期的浸泡之下會(huì)逐步降解，降解后原有的宏觀孔道結(jié)構(gòu)就會(huì)垮塌。而營(yíng)養(yǎng)和氧氣在水凝膠中的滲透是有距離限制的，這就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞微環(huán)境的改變甚至死亡，直接引起細(xì)胞分泌外泌體質(zhì)量、種類、數(shù)量的改變；2、為了在生產(chǎn)周期內(nèi)保持培養(yǎng)結(jié)構(gòu)體的穩(wěn)定，就需要添加交聯(lián)劑，直接增加了物料成本與人力成本。此過(guò)程，首先需要將細(xì)胞培養(yǎng)基排出，然后再添加交聯(lián)劑溶液，交聯(lián)一段時(shí)間后將交聯(lián)劑排出，再在培養(yǎng)裝置內(nèi)泵進(jìn)生理鹽水進(jìn)行清洗，然后再將生理鹽水泵出，再重新添加新鮮培養(yǎng)基；3、微載體培養(yǎng)對(duì)體內(nèi)3d微環(huán)境模擬仿生度不夠，且構(gòu)成微載體的成分也會(huì)有碎裂的現(xiàn)象產(chǎn)生，破碎后的碎屑會(huì)進(jìn)入培養(yǎng)基對(duì)后續(xù)的外泌體提取造成一定的麻煩；4、細(xì)胞狀態(tài)檢測(cè)較為困難，隔著培養(yǎng)罐體，直接觀察都較為困難，如果部分取樣測(cè)驗(yàn)則較為耗時(shí)耗力，且其微觀環(huán)境不均勻，即使取樣也很難反映整體狀況。

3、基于傳統(tǒng)細(xì)胞3d打印工藝，在培養(yǎng)一段時(shí)間后提供機(jī)械支撐的水凝膠微結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸垮塌，而營(yíng)養(yǎng)和氧氣在水凝膠中的滲透是有距離限制的，這就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞微環(huán)境的改變甚至死亡，直接引起細(xì)胞分泌外泌體質(zhì)量、種類、數(shù)量的改變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提出一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，在3d打印細(xì)胞絲線的外側(cè)形成一層高分子保護(hù)膜，可以保證培養(yǎng)裝置內(nèi)不同批次、不同位置的細(xì)胞微環(huán)境的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定可靠，方便監(jiān)控細(xì)胞狀態(tài)，且減少了傳統(tǒng)水凝膠交聯(lián)劑的使用，明顯簡(jiǎn)化工藝，降低成本。

2、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，包括：

3、細(xì)胞絲線打印模塊，用于將含細(xì)胞的水凝膠打印成細(xì)胞絲線；

4、細(xì)胞絲線接收模塊，位于細(xì)胞絲線打印模塊的下方，用于接收細(xì)胞絲線；

5、保護(hù)層形成模塊，位于細(xì)胞絲線打印模塊和細(xì)胞絲線接收模塊之間，包括噴液機(jī)構(gòu)和覆合機(jī)構(gòu)；

6、噴液機(jī)構(gòu)包括向細(xì)胞絲線噴出保護(hù)液的噴嘴，覆合機(jī)構(gòu)包括第一電極和連接噴嘴的第二電極，第一電極和噴嘴之間允許細(xì)胞絲線通過(guò)，第一電極和第二電極配合以使保護(hù)液均布于細(xì)胞絲線的外表面。

7、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，至少具有如下有益效果：本申請(qǐng)通過(guò)集成細(xì)胞絲線打印、接收和保護(hù)層形成等多個(gè)功能模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)含細(xì)胞水凝膠的連續(xù)打印和均勻包覆保護(hù)層。具體地，細(xì)胞絲線打印模塊負(fù)責(zé)將含細(xì)胞水凝膠打印成絲線狀態(tài)，絲線可從第一電極和噴嘴之間通過(guò)，噴液機(jī)構(gòu)則負(fù)責(zé)對(duì)通過(guò)的絲線噴出保護(hù)液，通過(guò)第一電極和第二電極共同配合所形成電場(chǎng)作用，使得保護(hù)液可均勻分布在細(xì)胞絲線上，保護(hù)液在細(xì)胞絲線的外壁上形成保護(hù)層。完成保護(hù)層包覆的細(xì)胞絲線進(jìn)入至細(xì)胞絲線接收模塊進(jìn)行收納及培養(yǎng)。其中，細(xì)胞絲線打印模塊可連續(xù)不斷地?cái)D出細(xì)胞絲線，并且，細(xì)胞絲線中的細(xì)胞類型可根據(jù)實(shí)際需要更換。而細(xì)胞絲線的外壁由于包覆了保護(hù)層，使得即使在接收皿內(nèi)同時(shí)培養(yǎng)多種細(xì)胞也不會(huì)造成干涉，細(xì)胞在培養(yǎng)周期內(nèi)均可保持穩(wěn)定狀態(tài)，確保了不同批次、接收皿內(nèi)不同位置的細(xì)胞微環(huán)境的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定可靠。同時(shí)，對(duì)于同一種的細(xì)胞培養(yǎng)，研究人員還可以對(duì)細(xì)胞絲線的某一段進(jìn)行采樣檢測(cè)來(lái)判斷整體的培養(yǎng)情況，研究人員無(wú)需像傳統(tǒng)的培養(yǎng)方式那樣，需要將不同類型的細(xì)胞培養(yǎng)分開(kāi)打印及培養(yǎng)。本申請(qǐng)的培養(yǎng)裝置既可長(zhǎng)期保證細(xì)胞微環(huán)境的狀態(tài)穩(wěn)定，保證細(xì)胞質(zhì)量的各處穩(wěn)定與統(tǒng)一外，還可以省人力物力，簡(jiǎn)化生產(chǎn)加工工藝。

8、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，噴液機(jī)構(gòu)包括第一供液組件、出液管和噴嘴，出液管連接于第一供液組件上，噴嘴連接于出液管上，多個(gè)噴嘴沿遠(yuǎn)離細(xì)胞絲線打印模塊的方向排布，可增加對(duì)細(xì)胞絲線的噴液范圍，提高噴液效率，確保保護(hù)液能夠均勻包覆細(xì)胞絲線。

9、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，覆合機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)組件、負(fù)極板和連接噴嘴的第二電極，負(fù)極板為第一電極，第二電極為正極，噴液機(jī)構(gòu)和負(fù)極板均安裝于旋轉(zhuǎn)組件上，負(fù)極板與噴嘴對(duì)向設(shè)置。噴液時(shí)，旋轉(zhuǎn)組件帶動(dòng)噴嘴和兩個(gè)電極同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)組件使得噴嘴可環(huán)繞細(xì)胞絲線噴出保護(hù)液，旋轉(zhuǎn)組件配合第一電極和第二電極所形成的電場(chǎng)作用，使保護(hù)液更加均勻地包覆細(xì)胞絲線的外部，確保了細(xì)胞絲線的外壁可完全包覆保護(hù)液，確保了細(xì)胞絲線在后續(xù)的培養(yǎng)周期內(nèi)不會(huì)造成干涉。

10、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，第一供液組件包括第一擠出器和高壓轉(zhuǎn)接件，高壓轉(zhuǎn)接件安裝于噴嘴的出液端，出液管連接于第一擠出器上。

11、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，第一擠出器的外部包裹有第一溫控件。

12、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，噴嘴的外部包裹有第二溫控件。

13、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，細(xì)胞絲線打印模塊包括第二擠出器，第二擠出器的外部包裹有第三溫控件。

14、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，細(xì)胞絲線接收模塊包括接收皿，接收皿內(nèi)設(shè)置有細(xì)胞托架。

15、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，細(xì)胞托架設(shè)置有監(jiān)控傳感器，監(jiān)控傳感器夾持于細(xì)胞絲線上，監(jiān)控傳感器與監(jiān)控器連接。

16、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，細(xì)胞絲線接收模塊還包括三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)，接收皿設(shè)置于三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)上。

17、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述噴液機(jī)構(gòu)包括第一供液組件、出液管和噴嘴，所述出液管連接于所述第一供液組件上，所述噴嘴連接于所述出液管上，多個(gè)所述噴嘴沿遠(yuǎn)離所述細(xì)胞絲線打印模塊的方向排布。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述覆合機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)組件、負(fù)極板和連接所述噴嘴的第二電極，所述負(fù)極板為所述第一電極，所述第二電極為正極，所述噴液機(jī)構(gòu)和所述負(fù)極板均安裝于所述旋轉(zhuǎn)組件上，所述負(fù)極板與所述噴嘴對(duì)向設(shè)置。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述第一供液組件包括第一擠出器和高壓轉(zhuǎn)接件，所述高壓轉(zhuǎn)接件安裝于所述噴嘴的出液端，所述出液管連接于所述第一擠出器上。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述第一擠出器的外部包裹有第一溫控件。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述噴嘴的外部包裹有第二溫控件。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述細(xì)胞絲線打印模塊包括第二擠出器，所述第二擠出器的外部包裹有第三溫控件。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述細(xì)胞絲線接收模塊包括接收皿，所述接收皿內(nèi)設(shè)置有細(xì)胞托架。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述細(xì)胞托架設(shè)置有監(jiān)控傳感器，所述監(jiān)控傳感器夾持于細(xì)胞絲線上，所述監(jiān)控傳感器與監(jiān)控器連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述細(xì)胞絲線接收模塊還包括三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述接收皿設(shè)置于所述三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)上。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及生物醫(yī)用器械技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種可連續(xù)對(duì)含細(xì)胞水凝膠包覆保護(hù)層的培養(yǎng)裝置，包括細(xì)胞絲線打印模塊，用于將含細(xì)胞的水凝膠打印成細(xì)胞絲線；細(xì)胞絲線接收模塊，位于細(xì)胞絲線打印模塊的下方，用于接收細(xì)胞絲線；保護(hù)層形成模塊，位于細(xì)胞絲線打印模塊和細(xì)胞絲線接收模塊之間，包括噴液機(jī)構(gòu)和覆合機(jī)構(gòu)；噴液機(jī)構(gòu)包括向細(xì)胞絲線噴出保護(hù)液的噴嘴，覆合機(jī)構(gòu)包括第一電極和連接噴嘴的第二電極，第一電極和噴嘴之間允許細(xì)胞絲線通過(guò)，第一電極和第二電極配合以使保護(hù)液均布于細(xì)胞絲線的外表面。

技術(shù)研發(fā)人員：梁穎婕,劉博勛,張益
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華清智美（深圳）生物科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19