[发明专利]细胞培养嵌入物

说明书

技术领域

本发明涉及细胞培养和组织培养技术领域。

背景技术

由于细胞培养嵌入物促进了多种细胞类型的生长和分化，其已成为在细胞生物学中的有价值的工具。细胞培养嵌入物可以用于研究合成化合物和天然化合物的输送、扩散、吸收、代谢和分泌。此外，嵌入物还可以培养复杂的三维组织。

除了在生物学研究中具有研究体外组织生长和形成的科学价值以外，此类组织对于用于评估化学品、化妆品和药用物质的毒性参数和药动学参数的体外测定的研发也很重要。

通过此嵌入物，可以大大减少用于评估此类参数所实施的动物实验的数量。此外，使用在细胞培养嵌入物中培养的人类细胞和组织能够产生更加明确的结果，并且降低了“误报”率，即被界定为安全或积极的但无法找到与动物和人类数据相关性的化合物的比率。通常此类误报仅在药物研发后期或甚至在临床试验时才被发现，导致已投入的高投资一笔勾销。

嵌入物通常由中空主体组成，其一端处用膜封闭，细胞在膜上生长。此类膜是可渗透的，或者即使是不可渗透，膜仍然包含微穿孔以确保营养物质能输送穿过膜。嵌入物被安置到细胞培养板的阱中，浸没于其中或位于培养基/空气的界面处，从而使膜与细胞培养基相接触。

通常将细胞接种于膜的远离板中阱位置的一侧上。为使细胞培养基能自由扩散，将此类嵌入物安置到设有直立的小型支脚上的阱板中，从而在嵌入物的较低部分与阱板的底部之间形成间隙。或者，可以使用悬挂装置，该悬挂装置具有从嵌入物的上部部分侧向突出的凸缘。

近年来，在嵌入物膜的两侧上均培养细胞的可能性已获得广泛关注。可以对穿过嵌入物膜的细胞间沟通、趋化性以及其他细胞迁移现象进行研究。在嵌入物膜的任一侧上都可以进行电生理分析。可以对极化细胞的顶端和基底端区域分别进行研究。干细胞可以通过在膜两侧培养而与饲养细胞（feeder cell）分隔开。然而，为此类应用而专门研发的嵌入物类型难以使用，并且在细胞培养实验室的实际操作中存在很大缺点。

第US-5470743-A号美国专利中揭示了一种此类嵌入结构。该文档描述了一种由倒置的标准嵌入物组成的组件，其中所述嵌入物上安置有支撑装置。支撑装置和嵌入物经由垫片连接，所述垫片形成了由倒置的嵌入物的膜的外表面组成的内部空间，其中细胞可以在所述膜的外表面上生长。成功培养后，将组件拆开，并且可以将嵌入物悬挂到细胞培养板的阱内，其中所述嵌入物在其膜的外表面上具有培养的细胞。接着，可以在膜的内表面上培养细胞。必须通过在组件的上端和下端进行密封来保护组件，以防止污染。此外，该文档揭示了包括双面胶的垫片，从而使支撑装置和嵌入物在初始的细胞培养步骤中紧密连接。主要缺点为要对零件进行拆卸，因为此时存在膜和/或细胞在此步骤中被破坏的风险。此外，组件仅可以用作独立装置，而不能与细胞培养板相连接，这不利于有效操作，尤其在同时进行许多此类培养时。

第US-5759851-A号美国专利提供了另一种用于在嵌入物的膜的两侧上进行细胞培养的方法。该文档描述了置于圆柱体内部的一种可移动框架。（例如）通过使用夹具，可以将所述可移动框架精确地定位到管状结构中，其中所述夹具在其一端处具有凸缘，所述凸缘超出管状主体的直径。可移动框架具有由生物材料组成的用于培养的膜。通过倒置圆柱体可以在膜的两侧上进行培养。为避免泄漏细胞培养基，可移动框架围绕其外部直径进行了密封。该方法的缺点在于需要额外的工具来调整可移动框架的高度。另一缺点在于必须具有稳定的边缘结构或边界，以使得夹具可对其施加作用力，同时，所述边缘结构或边界也充当膜的载体。如果在此类结构上接种细胞，那么细胞会在自由且无支撑的膜上生长，或在由边緣结构支撑的膜上生长，或者最坏的情况下，在边緣结构本身上生长。会导致与细胞和培养基发生不想要的直接接触的另一处结构是可移动框架的密封。显然这些不同的表面上的生长条件实质上存在偏差。可移动框架和密封环都为人造材料，其会影响细胞生长、细胞增殖和/或细胞分化。尤其在通过夹具对密封环进行移动时，不能保证位于框架与圆柱体的内壁之间的所述密封环防漏性好。所有这些因素使得安全方便的操作难以实现，同时也排除了许多可能的应用。