一种肿瘤复杂微环境细胞培养装置的制作方法

1.本发明属于细胞培养装置技术领域，具体涉及一种肿瘤复杂微环境细胞培养装置。


背景技术：

2.细胞培养是研究细胞活性、细胞形态以及细胞作用物的性能的重要手段，涉及多种细胞类型、培养基类型以及试剂类型。以肿瘤细胞研究为例，抗肿瘤药物的研究是肿瘤细胞培养的常见操作，肿瘤细胞培养的一般手段是，先将肿瘤细胞置于细胞培养板(48孔板、96孔板等)中，加入适当配方的培养基，适当培养条件下孵育一段时间，待细胞完成贴附后，更换新的培养基和添加测试药物，继续孵育一段时间后，检测细胞活性，通过比较不添加测试药物的对照组与添加测试药物的实验组的细胞活性差异，来评估测试药物的活性大小。
3.由于肿瘤细胞可存在于宫颈等多个机体部位，所以这些细胞真实生长的周边的微环境是比较复杂的，可能含有多种不同的细胞因子、蛋白质、水等，所以其对培养基的配方要求往往比较复杂，容易被环境中的微生物等感染，所以在培养过程中需要注意预防环境污染物的污染。现有技术一般采用含青链霉素的双抗类预防环境中微生物的感染，但是这两种抗生素使用的时间已经非常久，环境中很可能已经存在耐药性微生物，这些微生物对双抗并不敏感，无法在细胞培养过程中起到很好的防污染效果。再由于肿瘤细胞大多是恶性增殖细胞，在进行肿瘤细胞培养时，需要操作人员格外小心，既要防止环境微生物的污染，还要防止细胞飞溅到环境中。
4.然后，现有技术的细胞培养板仅仅是一个含有多孔的接近平板结构，有些可能放置的培养盒中，不管是哪种结构，在添加培养基或者添加测试药物时都需要将“孔”暴露在环境中，这就增加了细胞污染风险，因此，需要开发一种可以降低污染风险的细胞培养装置。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种肿瘤复杂微环境细胞培养装置，实现了在较为封闭的环境下的加液操作，封闭性较好，大大降低了细胞污染的风险。
6.本发明的目的是提供一种肿瘤复杂微环境细胞培养装置，包括细胞培养皿和加液装置；
7.所述细胞培养皿包括皿体，所述皿体底部开设有多个培养孔，所述皿体侧壁对应每个所述培养孔的位置均开设有通道，所述通道的底部开口与所述培养孔连通；
8.所述加液装置包括容器瓶、注射管、活塞头、按压杆，所述容器瓶的底部与所述培养孔的顶部开口一一对应且可拆卸连接，所述注射管的一端与所述容器瓶底部连通，另一端与所述通道的顶部开口连通，所述活塞头位于所述容器瓶内，并可在所述容器瓶内上下活动，所述活塞头的顶部安装有所述按压杆。
9.优选的，上述肿瘤复杂微环境细胞培养装置，所述容器瓶的底部外壁设有内陷槽，
所述培养孔的顶部开口设有与所述内陷槽匹配的凸起槽。
10.优选的，上述肿瘤复杂微环境细胞培养装置，所述通道底部开口延伸至所述皿体底部，所述通道顶部开口位于所述皿体侧壁上。
11.优选的，上述肿瘤复杂微环境细胞培养装置，所述培养孔侧壁上端连通设置有气压平衡孔道的一端，所述气压平衡孔道的另一端延伸至所述皿体外壁，并与外界连通，且该端内填塞有滤菌透气的无菌塞。
12.优选的，上述肿瘤复杂微环境细胞培养装置，所述注射管采用之字形管，具有上端横管、下端横管和纵管，所述注射管与所述容器瓶连通后，形成带有上端横管的u形连通器，所述上端横管的底部高度高于所述通道的高度。
13.优选的，上述肿瘤复杂微环境细胞培养装置，每个所述培养孔对应连接有多个所述加液装置，所有所述气压平衡孔道的远离所述培养孔的端部汇总到一个总管上，然后总管延伸至皿体外壁，并与外界连通，所述总管与外界连通的端口填塞有滤菌透气的无菌塞。
14.优选的，上述肿瘤复杂微环境细胞培养装置，还包括抽液装置，所述抽液装置与所述加液装置的结构相同，并且与所述抽液装置相对应的所述通道的底部开口伸入到所述培养孔内部。
15.优选的，上述肿瘤复杂微环境细胞培养装置，还包括多孔板和控制开关，所述多孔板上具有多个与所述容器瓶连接的穿孔；所述多孔板置于所述皿体的所述培养孔上，所述控制开关包括支撑柱、多个按压板、多个按压开关和多个按压头，所述支撑柱竖直设置，其底部固定在所述多孔板上，围绕所述支撑柱的上端外周设有多个按压板，每个按压板上安装有所述按压杆，每个所述按压板顶部均设有按压开关，每个所述按压开关顶部安装有所述按压头。
16.优选的，上述肿瘤复杂微环境细胞培养装置，所述按压开关包括至少两个开关爪，所述开关爪的底部与所述按压板连接，所述支撑柱的顶部设有凸板，所述凸板底部且位于每个按压板上方处均设有竖直的凸杆，每个所述按压开关的所述开关爪围绕其对应的所述凸杆设置，并且所述开关爪能将凸杆夹持住。
17.优选的，上述肿瘤复杂微环境细胞培养装置，所述培养孔内设置有培养管，所述培养管的上端侧壁设置有接口管；所述通道内铺设有通道管，所述通道管的一端贯穿所述培养孔的孔壁，并且与所述接口管可拆卸连通，所述通道管的另一端从所述通道的顶部开口穿出，并且与所述注射管可拆卸连通。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
19.1、在本发明中，细胞培养皿的作用是在比较封闭的环境下培养细胞，加液装置的作用是在比较封闭的环境下向细胞培养皿中添加液体。容器瓶的一个作用是盛放待加液体，另一个作用是将培养孔封口，使其内部液体及细胞处于封闭的环境，第三个作用是使液体从容器瓶中依次流经注射管和通道，并最终进入到培养孔内，这个加液过程是在封闭的环境下进行的。利用本发明的装置进行加液的过程中，液体不与外界环境接触，密封性好，大大降低了染菌几率，况且无需将装置移开至培养箱外部，简化了加样操作步骤，减少了无菌操作台的使用次数，节能环保。根据活塞头下移的距离可知晓加液体积。
20.2、在本发明中，注射管采用之字形管，其与容器瓶连通后，形成带有上端横管的u形连通器，将活塞头的下移距离与进入上端横管内的液体体积关系制作成数据对应表格，
和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.实施例1
37.一种肿瘤复杂微环境细胞培养装置，参见图1-3，包括细胞培养皿和加液装置，细胞培养皿的作用是在比较封闭的环境下培养细胞，加液装置的作用是在比较封闭的环境下向细胞培养皿中添加液体，该液体可以是培养基或者测试药物。
38.细胞培养皿包括皿体1，皿体1为中空的立方体或者圆柱形，其内底部和侧壁均具有一定厚度，优选的厚度为0.5-1.5cm，在皿体1底部开设有多个培养孔11，培养孔11内用于添加细胞、培养基以及测试药物等，皿体1侧壁对应每个培养孔11的位置均开设有通道12，通道12的一端延伸至皿体1底部，并与其对应的培养孔11上端连通，通道12的另一端开口位于皿体1侧壁上。
39.加液装置包括容器瓶2、注射管21、活塞头22、按压杆23，容器瓶2的数量与培养孔11的数量相同，且位置对应设置，容器瓶2的底部与培养孔11的顶部开口可拆卸连接，且容器瓶2的底部可对应嵌入培养孔11的顶部开口处，具体的，容器瓶2的底部外壁设有内陷槽，培养孔11的顶部开口设有与内陷槽匹配连接的凸起槽；注射管21的一端与容器瓶2底部连通，另一端与位于皿体1侧壁的通道12开口连通；活塞头22位于容器瓶2内，并可在容器瓶2内上下活动，活塞头22充当活塞的作用，可以将容器瓶2内液体挤压到注射管21内，然后经由通道12进入到培养孔11内。活塞头22的顶部安装有按压杆23，向下按压按压杆23，则可将活塞头22向容器瓶2底部方向移动。为了使上述按压操作顺利进行，培养孔11侧壁上端连通设置有气压平衡孔道13的一端，气压平衡孔道13的另一端延伸至皿体1外壁，并与外界连通，气压平衡孔道13的与外界连通的端口处填塞具有滤菌透气功能的无菌塞，无菌塞可以是无菌棉。由于气压平衡孔道13的长度较长，且直径远小于传统的48孔板或者96孔板的“孔”的直径，比如将气压平衡孔道13的直径设置为2-4mm，所以大大减小了气压平衡孔道13与外界环境的接触面积，加之无菌塞的设置，气压平衡孔道13处几乎杜绝了污染外界环境中杂菌的风险。
40.需要说明的是，当存在多个培养孔11及其对应的容器瓶2和气压平衡孔道13时，所有气压平衡孔道13的远离培养孔11的端部汇总到一个总管上，然后总管延伸至皿体1外壁，并与外界连通，总管与外界连通的端口填塞具有滤菌透气功能的无菌塞。
41.容器瓶2的一个作用是盛放待加液体，另一个作用是将培养孔11封口，使其内部液体及细胞处于封闭的环境，第三个作用是使液体从容器瓶2中依次流经注射管21和通道12，并最终进入到培养孔11内，这个加液过程是在封闭的环境下进行的，可减少皿体1的外界环境的污染。
42.优选的，注射管21采用之字形管，具有上端横管、下端横管和纵管，注射管21与容器瓶2连通后，形成带有上端横管的u形连通器，该上端横管是之字形管的上端的横管，上端横管底部高度高于通道12的最高高度，参见图1，活塞头22未嵌入容器瓶2内时，向容器瓶2内添加的液体的高度为与上端横管底部高度相同，则在u形连通器的作用下，容器瓶2内液面与上端横管的底部高度始终保持相同，此时在容器瓶2内安装活塞头22，活塞头22下移后，将容器瓶2内液体挤入上端横管中，最终进入到培养孔11内，需要说明的是，上端横管的长度应小于0.5cm，且上端横管的关闭光滑，则在液体移动过程中，其内部残留液体体积几
乎为0，将活塞头22的下移距离与容器瓶2内进入上端横管内的液体体积对应起来，提前进行实验和测算，将活塞头22的下移距离与进入上端横管内的液体体积关系制作成数据对应表格，则操作人员只需要关注活塞头22的下降距离，即可知晓向培养孔11内添加的液体的体积，实现了便捷的定量加液操作。
43.本实施例的工作原理如下：将细胞培养皿和加液装置分别进行灭菌，然后将待使用的装置和细胞液等试剂放入无菌操作台中，在无菌操作台中进行细胞接种和加液准备工作，一方面，在容器瓶2内添加细胞培养需要的培养基或者测试药物溶液等，接着安装好其对应的注射管21、活塞头22、按压杆23，此时，活塞头22充当容器盖的作用，防尘防污染；另一方面，向培养孔11内加入待培养细胞；接着将容器瓶2底部嵌入装有细胞的培养孔11上端开口内部，对培养孔11进行封口，防尘防污染；需要培养多少培养孔11的细胞，则组装多少数量的装置，避免无菌装置浪费。之后，将装有细胞以及待加液体的装置放入环境适宜的培养箱中，培养一段时间后，待细胞完成贴壁等，打开培养箱的箱门，将与待添加的液体对应的按压杆23向下按压，迫使活塞头22向下移动，将容器瓶2挤入注射管21内，最终经由通道12进入到培养孔11内。整个加液过程中，液体不与外界环境接触，密封性好，大大降低了染菌几率，况且无需将装置移开至培养箱外部，简化了加样操作步骤，减少了无菌操作台的使用次数，节能环保。根据活塞头22下移的距离可知晓加液体积。
44.需要说明的是，为了方便观察细胞培养状态，细胞培养皿的所有部件采用透明材质制备，加液装置的所有部件也尽量采用透明材质制备。
45.需要说明的是，一个培养孔11可以对应设置多个加液装置和通道12，每个加液装置与一个通道12对应设置，一个培养孔11可对应连接多个通道12，这样就可以实现向培养孔11的细胞中添加多种不同的液体，适用于加液比较复杂的细胞培养实验。
46.需要说明的是，对于在加液之前需要丢弃前次液体的细胞培养实验，可以再设置一个抽液装置，该抽液装置与上述加液装置的结构基本相同，比如包括抽液用容器瓶、抽液用注射管、抽液用活塞头、抽液用按压杆，抽液装置与上述加液装置的区别在于，与抽液装置相对应的通道12的底部开口伸入到培养孔11内部，尖端底部的位置可根据经验设置，比如大多数细胞贴壁培养结束后，细胞的高度为具体培养孔11内底部0.5mm，则可将尖端距离培养孔11内底部的距离设置为0.7-1mm；当向上抽拉抽液装置的抽液用按压杆时，抽液用活塞头向上移动，将培养孔11内液体抽走并暂存在抽液装置的抽液用容器瓶内，该抽液装置的抽液用容器瓶体积可以设置的较大，以满足一次细胞培养实验的抽液操作。
47.实施例2
48.一种肿瘤复杂微环境细胞培养装置，与实施例1的结构基本相同，区别在于，参见图4-6，加液装置还包括多孔板24，多孔板24上具有多个与容器瓶2连接的穿孔，多孔板24置于皿体1的培养孔11上，也就是放置在皿体1内的皿底处；肿瘤复杂微环境细胞培养装置还包括控制开关，控制开关包括支撑柱3、多个按压板31、多个按压开关32和多个按压头33，支撑柱3竖直设置，其底部固定在多孔板24的中心处，围绕支撑柱3的上端外周设有多个按压板31，每个按压板31对应安装有一个按压杆23，每个按压开关32对应安装在一个按压板31顶部，每个按压头33对应安装在一个按压开关32顶部，并且在按压头33的按压力的作用下，按压开关32可以打开，在无按压头33的按压力的作用下，按压开关32可以夹持在支撑柱3外壁上。
49.本实施例的控制开关结构下，通过按压开关32的开合和关闭，可将按压板31定位在支撑柱3的不同位置上，则与按压板31对应连接的按压杆23也可定位在不同高度上，与该按压杆23对应连接的活塞头22可定位在容器瓶2内不同高度，则在定量添加液体的同时，可防止活塞头22向上回弹，减少液体回吸的风险。
50.支撑柱3的外壁设有竖向排列的刻度线，则可测量按压板31的移动距离，该距离可对应从容器瓶2排出的液体体积大小，则实现了可视化定量加液过程，无需额外测量活塞头22的下降距离。
51.优选的，在本实施例中，按压开关32包括至少两个开关爪321，开关爪321的底部与按压板31连接，支撑柱3的顶部设有凸板，凸板底部且位于每个按压板31上方处均设有竖直的凸杆322，每个按压开关32的开关爪321围绕其对应的凸杆322设置，并且在没有按压力的作用下，开关爪321将凸杆322紧紧夹持住，在按压力的作用下，开关爪321向外移动，与凸杆322分离，此时其可跟随按压板31向下移动。按压头33贯穿安装在凸杆322上，并可沿凸杆322轴向上下活动至与开关爪321接触。
52.优选的，开关爪321可采用钝角结构的兼具弹力和刚性的弹力板制备，可向远离凸杆322的方向活动；或者，开关爪321采用非弹力的材质制备，此时，开关爪321底部与按压板31顶部铰接，同一按压开关32的开关爪321中两两之间设有弹簧，在不具备按压力的作用下，弹簧的弹力将各按压开关32向中心处收拢，使开关爪321将凸杆322夹持住，当出现按压力时，多个开关爪321从中心向外周分散开，与凸杆322分离。
53.实施例3
54.一种肿瘤复杂微环境细胞培养装置，与实施例1的结构基本相同，区别在于，参见图7，为了方便装置的清洗，培养孔11内设置有培养管111，培养管111的上端侧壁设置有接口管。通道12内铺设有通道管121，通道管121的一端贯穿培养孔11的孔壁上设置的穿接孔，并且与接口管可拆卸连通，通道管121的另一端从皿体1侧壁上的通道12顶部开口穿出，并且与注射管21可拆卸连通。
55.在培养装置使用时，将通道管121按照上述方式安装，进行加液操作，在培养装置使用完毕后，拆下通道管121单独进行清洗，由于加液的过程中，皿体1并未直接与细胞或者液体接触，所以洁净度较高，清洗操作容易。通道管121也可选择一次性管制备。
56.需要说明的是，本发明中未特别提及的部件连接关系均默认采用现有技术，由于其不涉及发明点，且为现有技术普遍应用，故不详述结构连接关系。
57.需要说明的是，本发明中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
58.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。