[发明专利]一种生物反应器及具有其的生物反应系统

说明书

本发明提供一种生物反应器。一种生物反应器，其中，包括自上而下依次可拆卸连接的力学发生室、循环培养室和脉动流发生室，循环培养室底部以及脉动流发生室内部设有脉动流发生装置，循环培养室的侧壁上设有供培养液进出的培养液入口和培养液出口；所述力学发生室设有力学模块用于为待培养组织提供生物力学模拟环境。本发明还提供一种具有上述生物反应器的生物反应系统。本发明的集成度高，能够同时实现脉动灌流和力学激励的功能，各室之间连接结构巧妙，方便拆卸并取出培养物。

技术领域

本发明涉及组织工程技术领域，更具体地，涉及一种生物反应器及具有其的生物反应系统。

背景技术

在组织工程领域，组织工程生物反应器是研究不同环境因素(物理、生化因素)对特定细胞、组织的三维功能化培养的影响的重要技术手段，也是改进功能化组织质量、降低生产成本(包括自动化、在线监控等)，使组织工程从实验室进入到标准的工业化规模化生产和临床应用过程中的一个关键环节。随着生物3D打印技术的发展，有必要针对性地研发先进的组织工程用生物反应器去培养生物打印机打印出来的“细胞——支架混合物”。生物打印机打印用的生物墨水是一种水凝胶与细胞混在一起的胶状物，通过特有的低温喷头，打印出来形成格栅支架结构，细胞附在其上面生长。因为细胞的多样性，打印出来的“细胞——支架混合物”包含不同的细胞，往往需要不同的培养方案，例如肌肉细胞支架需要模拟力学刺激的培养方案。

现有的生物反应器集成度低，不能很好的同时实现脉动灌流和力学激励的功能，如中国专利CN201010258544公开的一种新的近生理脉动流环境动脉血管组织工程反应器，上述反应器只是在管路中设置了脉动流装置，脉动流通过管路与其他装置，到达细胞培养室之后脉动流的效果已经无法保证，无法很好的模拟心脏泵血效果。并且，此生物反应器无法为特定细胞提供一种具有力学激励的功能，例如肌肉细胞。

发明内容

为克服上述的现有生物反应器集成度低，不能很好的同时实现脉动灌流和力学激励的功能的问题，本发明提供一种生物反应器。本发明的集成度高，并且能够同时实现脉动灌流和力学激励的功能，能够对多种细胞组织进行动态培养。

本发明的另一个目的是提供一种具有上述生物反应器的生物反应系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种生物反应器，其中，包括自上而下依次可拆卸连接的力学发生室、循环培养室和脉动流发生室，所述循环培养室底部以及所述脉动流发生室内部设有用于为待培养组织提供一个生理脉动流生理环境的脉动流发生装置，所述循环培养室的侧壁上设有供培养液进出的培养液入口和培养液出口。所述力学发生室为拉伸力学发生室，所述拉伸力学发生室内部设有用于夹持待培养组织并且模拟待培养组织所需的生物力学环境的拉伸模块，所述拉伸模块上用于夹持待培养组织的部分穿过所述拉伸力学发生室的底部伸入到所述循环培养室内部。这样，力学发生室可以在培养肌肉组织时，模拟肌肉组织所需的生物力学环境；循环培养室用作通用的动态培养，在培养液入口和培养液出口上接上循环流动的培养液即可，给培养组织物提供营养和带走废物；脉动流发生室可以更直接模拟心脏泵血功能，为细胞培养提供一个生理脉动流生理环境，而不需要在培养液循环回路添加单向阀以及调压阀等。本发明的生物反应器集成度高，各室之间的连接结构巧妙，方便拆卸，培养结束后，很容易取出培养物，进行下一步的动物实验。

进一步的，所述拉伸力学发生室的周向侧壁上设有弹簧扣固定座，所述脉动流发生室的周向侧壁上设有弹簧扣，所述拉伸力学发生室和所述脉动流发生室通过所述弹簧扣与所述弹簧扣固定座的配合将所述循环培养室压迫固定在它们之间，使培养过程可以保持密封，隔绝细菌进入。

进一步的，所述拉伸力学发生室包括第一顶盖，所述拉伸模块包括设于所述第一顶盖底部的第一底板、用于夹持待培养组织的夹持装置以及用于驱动所述夹持装置以模拟待培养组织所需的生物力学环境的驱动装置，所述驱动装置设于所述第一底板靠近所述第一顶盖的侧面上，所述夹持装置设于所述第一底板的另一侧面上并与所述驱动装置连接。