旋转生物反应器的设计及其用于细胞培养_张延芳
旋转生物反应器的设计及其用于细胞培养_张延芳
旋转生物反应器的设计及其用于细胞培养张延芳1,2,陈槐卿1 ,黄 华31.四川大学华西医学中心生物医学工程研究室,成都610041;2.广东医学院物理教研室,湛江,5240233.四川大学电气信息学院医学信息工程系,成都610041提要:目的:设计一种旋转生物反应器并评价在其中进行细胞培养的效果。
方法:制造一套旋转生物反应器并与静态培养进行比较。
结果:扫描电镜结果表明旋转生物反应器动态培养的细胞生长速度、数量和形态明显优于24孔板静态培养。
结论:自制旋转生物反应器可较好实现细胞三维立体培养,能作为细胞工程实验室一种较为理想的细胞培养装置,可在细胞和组织工程领域中广泛应用。
关键词:旋转生物反应器;细胞培养;细胞/组织工程中图分类号:TN248.1 文献标识码:A 文章编号:0253-2743(2006)02-0092-01Design of rotating bioreactor and its application in cell cultureZHANG Yan-fang 1,2,CHEN Huai-qinging 1 ,HUANG Hua 31.Instiute of Biomedical Engineeri ng,Wes t China Medical Center,Sichuan University,Chengdu 610041,China;2.Physics Depart ment of Guangdong Medicinal College,Zhanjiang 524023,China;3.Medical Information Engineeri ng Department,Sichuan Uni versity,Chengdu 610041,ChinaAbs tract:Objective:We have desi gned a rotating bioreac tor and estimated the effect of i t on cell cul ture.Method:We have made the rotating bioreactor and cultured cell s in the bioreactor compared with s tatic s tate.Result:The scanni ng elec tron microscope result indicated that growth-s peed,quanti ty and modali ty in the bioreactor were better than that cultured in static 24-pore plate.Conclusion:We developed the bioreac tor can reali ze cell three-dimension c ulture,it is an i deal .equipment for cell culture.in cell engi neering laboratory It can be used broadl y to cell/tissues engineeri ng.K ey words :rotating bi oreactor;cell culture;cell/tiss ue engineeri ng收稿日期:2005-04-05基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)。
一种细胞培养生物反应器[发明专利]
![一种细胞培养生物反应器[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/9ed99e29fe00bed5b9f3f90f76c66137ee064f67.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810475273.X(22)申请日 2018.05.17(71)申请人 江苏弗洛瑞生物工程设备有限公司地址 212000 江苏省镇江市扬中经济开发区红星路688号(72)发明人 虞永胜 张剑 陈伟 (74)专利代理机构 南京常青藤知识产权代理有限公司 32286代理人 仲晖(51)Int.Cl.C12M 3/00(2006.01)C12M 1/04(2006.01)C12M 1/02(2006.01)(54)发明名称一种细胞培养生物反应器(57)摘要本发明提供一种细胞培养生物反应器，属于细胞培养技术领域，包括罐体，罐体的上方设有上进气口，下方设有下进气口，罐体底部中央设有磁力搅拌机构，磁力搅拌机构连接有位于罐体内部的搅拌轴，搅拌轴的顶端设有上桨叶，搅拌轴自上而下依次设有相间分布的第一搅拌机构和第二搅拌机构，第二搅拌机构的长度长于第一搅拌机构的长度；搅拌轴下方设有微泡环，微泡环包括自上而下直径逐渐变小的至少2个空心分环以及连接分环的第一进气杆，第一进气杆与下进气口间以第二进气杆相连通，分环的下表面设有若干均匀分布的气孔。
本发明通气均匀且效率高，细胞和营养物质混合均匀，能够满足大容积罐体生产，产量高且产品质量均一。
权利要求书1页 说明书4页 附图3页CN 108410734 A 2018.08.17C N 108410734A1.一种细胞培养生物反应器，其特征在于，包括罐体，所述罐体的上方设有上进气口，下方设有下进气口，所述罐体底部中央设有磁力搅拌机构，所述磁力搅拌机构连接有位于所述罐体内部的搅拌轴，所述搅拌轴的顶端设有上桨叶，所述搅拌轴自上而下依次设有相间分布的第一搅拌机构和第二搅拌机构；所述第一搅拌机构包括固定于所述搅拌轴的固定环，所述固定环连接有若干第一横轴，所述第一横轴的末端设有第一桨叶；所述第二搅拌机构包括与所述搅拌轴固接的第二横轴，所述第二横轴的末端设有横板，所述横板连接有第二桨叶，所述第二横轴的长度长于所述第一横轴的长度；所述搅拌轴下方设有微泡环，所述微泡环包括自上而下直径逐渐变小的至少2个空心分环以及连接所述分环的第一进气杆，所述第一进气杆与所述下进气口间以第二进气杆相连通，所述分环的下表面设有若干均匀分布的气孔。
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旋转生物反应器的设计及其用于细胞培养
张延芳1,2,陈槐卿1 ,黄 华3
1.四川大学华西医学中心生物医学工程研究室,成都610041;
2.广东医学院物理教研室,湛江,524023
3.四川大学电气信息学院医学信息工程系,成都610041
提要:目的:设计一种旋转生物反应器并评价在其中进行细胞培养的效果。
方法:制造一套旋转生物反应器并与静态培养进行比较。
结果:扫描电镜结果表明旋转生物反应器动态培养的细胞生长速度、数量和形态明显优于24孔板静态培养。
结论:自制旋转生物反应器可较好实现细胞三维立体培养,能作为细胞工程实验室一种较为理想的细胞培养装置,可在细胞和组织工程领域中广泛应用。
关键词:旋转生物反应器;细胞培养;细胞/组织工程
中图分类号:TN248.1 文献标识码:A 文章编号:0253-2743(2006)02-0092-01Design of rotating bioreactor and its application in cell culture
ZHANG Yan-fang 1,2,CHEN Huai-qinging 1 ,HUANG Hua 3
1.Instiute of Biomedical Engineeri ng,Wes t China Medical Center,Sichuan University,Chengdu 610041,China;
2.Physics Depart ment of Guangdong Medicinal College,Zhanjiang 524023,China;
3.Medical Information Engineeri ng Department,Sichuan Uni versity,Chengdu 610041,China
Abs tract:Objective:We have desi gned a rotating bioreac tor and estimated the effect of i t on cell cul ture.Method:We have made the rotating bioreactor and cultured cell s in the bioreactor compared with s tatic s tate.Result:The scanni ng elec tron microscope result indicated that growth-s peed,quanti ty and modali ty in the bioreactor were better than that cultured in static 24-pore plate.Conclusion:We developed the bioreac tor can reali ze cell three-dimension c ulture,it is an i deal .equipment for cell culture.in cell engi neering laboratory It can be used broadl y to cell/tissues engineeri ng.
K ey words :rotating bi oreactor;cell culture;cell/tiss ue engineeri ng
收稿日期:2005-04-05
基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)。
(2002AA326080)和四川大学创新资金。
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通讯作者:E-mail:c hq @ 。
近年来有关生物反应器的研究发展迅速,旋转生物反应器的旋转、在线供气和供液提供了非常适合细胞生长的独特
环境 1!
,但是关于这三个因素在离体细胞/组织培养过程中是如何单独作用的研究报道较少。
我室研制了具有四种工作方式的旋转生物反应器并进行细胞培养,探讨这三个因素是如何单独和共同对细胞的增殖,形态,功能和遗传特性起作用的,为临床组织工程提供一种新方法和新技术。
本文拟在探讨自制的旋转生物反应器的性能以及旋转对细胞的生长速度,数量,形态和代谢的影响。
图1 孔板和反应器培养的PH 值,氧分压Po 2和二氧化碳分压Pco 2的变化
1 材料与方法
旋转生物反应器由供液,供气,培养,调速和底座五部分
组成。
选用工作方式∀:进/出液口和进/出气口与循环系统断开,插上带有气体过滤器的硅橡胶软管。
定时手动按液,孵箱内与溶解在培养液中的气体通过培养室底部的气液膜进行交换。
电机保持15rp m 通过皮带带动培养室旋转。
实验方法,大细胞(c MSCs)和支架材料见文献 2!,用血气分析仪测定p H 值,氧分压Po 2和二氧化碳分压Pco 2,扫描电镜拍照。
2 结果和讨论
由图1可知动态培养p H 值适合cMSCs 生长静态培养偏碱。
氧分压Po 2随时间在下降,动态比静态下降的幅度大速度快。
二氧化碳分压Pco 2随时间在升高,动态培养明显比静态Pco 2分压高。
细胞动态比静态培养耗氧量大,二氧化碳积聚量多,说明动态比静态培养细胞增殖速度快幅度大。
由图2可知材料表面和孔隙内都有细胞生长。
反应器内细胞黏附非常密集,伪足完全连在一起,细胞呈现三维立体状,有细胞基质分泌产生。
24孔板细胞数量增加不明显,形态扁平细长,基质分泌少,伪足彼此连接少。
动态培养cMSCs 生长速度、数量和形态明显优于静态培养,说明旋转有利于物质的传递,改善了细胞培养的质量和产量 3!。
图2 反应器(a,5天,#10000)(b )24孔板(b,5天,#1000)c MS Cs 的扫描电镜照片
研究表明静态培养因为传质障碍,细胞/组织存在明显
∃空化%现象 4!
,反应器工作方式∀旋转加快了细胞对营养吸收和废物排泄,改善了细胞的传质效率,细胞生长速度、数量和形态明显优于静态培养。
细胞和材料三维复合培养能提高细胞数量,改善细胞活性 5!,在旋转作用下加速材料的降解,产生的钙离子和磷离子也有利于cMSCs 的生长,可实现细胞三维立体生长。
不同剪切力可引起不同细胞的增殖、分化、形态、基因表达等变化,反应器旋转产生较小的剪应力对细胞的生长、形态及功能表达都有促进作用 6!。
不同细胞我们通过后期实验寻找最佳工作参数,其余三种工作方式也在后期实验中完成。
本装置操作简单安装方便,成本低,稳定性高,适合在实验室使用。
并能作为细胞/组织工程实验室一种较为理想的细胞培养装置,可在细胞/组织工程领域中广泛应用。
参考文献
1! Yanfang Zhang,HuaiQing Chen,Hua Huang.Optimi zing of culture con
diti on in horiz ontal rotation bioreactor J !.生物医学工程学杂志,2005,22(3-Suppl.):129-130.
2! 张延芳,陈槐卿,黄华.旋转生物反应器的力学环境及其对细胞
生长的影响 J !.生物医学工程学杂志,2006,23(2):393-397. 3! ~ 6!略
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&激光杂志∋2006年第27卷第2期 LASER J OURNAL (Vol.27.No.2.2006)。