[发明专利]具有灌注功能的生物反应器

说明书

本文公开了一种生物反应器系统，所述生物反应器系统允许主动灌流通过多孔支持培养基，实现生物样品的3D生长。在一些实施例中，所述系统包含填充有三维(3D)细胞生长培养基的样品孔。所述系统可以进一步包含通过第一过滤材料以流体方式连接至样品孔的液体培养基贮存器。系统可以进一步包含通过第二过滤材料以流体方式连接至样品孔的培养基收集腔。在一些实施例中，施加负表压至培养基收集腔或施加正压至液体培养基贮存器从液体培养基贮存器吸取流体，通过第一过滤材料，进入样品孔中，所述流体在所述样品孔中渗透三维细胞生长培养基，通过第二过滤材料，并最终进入培养基收集腔中。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2018年11月7日提出的标题为“能够进行显微镜检查的灌注式生物反应器孔板(MICROSCOPY ENABLED PERFUSION BIOREACTOR WELLPLATE)”的美国临时申请序列号62/756,732的优先权，所述临时申请以全文引入的方式并入本文中。

本申请还要求在2018年2月8日提出的标题为“能够进行显微镜检查的灌注式生物反应器孔板(MICROSCOPY ENABLED PERFUSION BIOREACTOR WELLPLATE)”的美国临时申请序列号62/628,011的优先权，所述临时申请以全文引入的方式并入本文中。

背景技术

与常规的2D培养相比，生物样品(例如细胞、细胞层、组织)打印或放置到3D支持培养基中能更精确地并且能再现地模拟在体内见到的细胞形态、异质性和遗传概貌。一些现有的3D细胞培养技术依赖于接种细胞并进行粘附的聚合物骨架。一旦细胞粘附到骨架上，就可以开始灌注生长培养基。这种方法具有几个缺点：(1)限制或妨碍细胞迁移；(2)细胞环境由聚合物骨架的结构界定；(3)实验设定没有时效性；以及(4)不包括用于显微镜检查的光学入口。另外，现有3D培养方法的细胞活力一般只限于几天；被动3D支持培养基无法有效地排出细胞废弃物，导致局部细胞毒性环境和随后细胞死亡。

发明内容

本文公开了一种生物反应器系统，所述生物反应器系统允许主动灌流通过多孔支持培养基，实现生物样品的3D生长。在一些实施例中，所述系统包含填充有三维(3D)细胞生长培养基的样品孔。所述系统可以进一步包含通过第一过滤材料以流体方式连接至样品孔的液体培养基贮存器。所述系统可以进一步包含通过第二过滤材料以流体方式连接至样品孔的培养基收集腔。在一些实施例中，施加负表压至培养基收集腔或施加正压至液体培养基贮存器从液体培养基贮存器吸取流体，通过第一过滤材料，进入样品孔中，渗透三维细胞生长培养基，通过第二过滤材料，并最终进入培养基收集腔中。

在一些实施例中，多个细胞被安置在3D细胞培养基的区域中。所公开的系统的一个优点是在生物样品生长期间能够连续光学进入。因此，在一些实施例中，样品孔的底部为光学透明的。举例来说，样品孔的底部可由玻璃或塑料材料构成。

所公开的生物反应器系统可以进一步包含能够操作地连接至培养基收集腔的真空设备。举例来说，真空设备可以包含能够在培养基收集腔内以旋转方式安装的固定螺杆。在一些情况下，培养基收集腔包含真空端口，所述真空端口以流体方式连接至能够以能释放的方式连接至真空设备的培养基收集腔。

系统可含有单个样品孔。然而，在一些情况下，系统包含彼此分离的样品孔的阵列，所述分离的样品孔均以流体方式连接至相同的培养基收集腔。另外，可以分离样品培养基收集腔并允许收集每个孔的液体培养基，由此允许收集分离的分析物。在这些实施例中，阵列中的每个样品孔能够以流体方式连接至单独的液体培养基贮存器，或以流体方式连接至相同的液体培养基贮存器。