细胞培养装置及其应用的制作方法

本发明属于生命科学领域，具体涉及细胞培养装置及其应用。

背景技术：

1、细胞培养是生命科学研究中最基础最常用的实验技术。细胞系与培养基混合后，接种至培养容器中进行增殖、传代和相关试验，都不可避免地涉及到细胞培养。目前常规的培养容器为培养皿、培养瓶或有多孔的培养板(6、24和96孔等)，可供不同实验需求的选择。防止其他细胞系或微生物(细菌、支原体等)的污染，是细胞培养技术的关键，故在一种培养容器上进行单一细胞系的培养和实验观察研究是目前的固有模式。常态下细胞在体积固定的培养容器生长过密时，进行消化传代或转移至另一容器进行后续实验。容器的更换，增加了实验的繁琐和周期；这种固定培养模式，也限制了大家对不同细胞间相互作用研究的想象力。

2、随着对细胞生物学研究深度的增加，人们发现细胞间相互作用实际上属于细胞间的信息交流，影响着它们的增殖、分化和物质分泌，不同细胞的相互作用是生物界普遍发生的。为了能够建立更接近体内环境的培养体系，在20世纪80年代后期，细胞共培养技术应运而生。细胞共培养又称为复合培养或混合培养，是将两种或两种以上的细胞共同培养于同一环境中，由于它考虑到活体细胞间的相互作用，因此能够最大程度地模拟体内微环境，弥补了单一细胞培养的缺陷。

3、按照共培养方式的不同，细胞共培养又可分为直接接触共培养和非直接接触共培养。

4、直接接触共培养是将两种或两种以上的不同细胞按照一定的接种比例放在同一培养环境(同一培养容器)中共同混合培养，使得不同的细胞彼此直接接触。直接接触共培养虽然可以解决多种细胞共培养的状态，但是，直接接触共培养仅适用于生长状态相近或自然状态下近邻的两种细胞，而且，直接接触共培养还存在以下缺点：难以清楚地观察不同种细胞的生长，并且难以分离特定的目的细胞用于后续的研究，无法对单类细胞进行后续转录组或蛋白组的分析处理。

5、间接接触共培养是将两种或两种以上的细胞分别接种于不同的载体上，然后再将这两种载体置于同一培养环境中。间接接触共培养是现有技术中的主要应用方式。其又分为条件培养基共培养法和嵌入式细胞共培养法。条件培养基共培养法使用培养过某种细胞或微生物的培养基去培养另一种细胞或微生物。嵌入式细胞共培养法则是利用带有微孔膜的嵌入式小室区分两系统进行培养，例如常见的transwell小室培养系统。transwell小室培养系统，包含上室和下室两部分，且上室底部设有能够连通上室和下室的具有通透性的薄膜。在进行细胞共培养时，上室内盛装上层培养液，下室内盛装下层培养液，将transwell小室放入培养板中，将两种细胞分别接种于上、下室内，由于聚碳酸酯膜具有通透性，上、下层的培养液中的成分可以互相扩散，而细胞本身无法通过，所以可以用来研究两种细胞之间的相互作用情况，如：研究细胞b分泌或代谢产生的物质对细胞a生长、运动等的影响。目前，transwell小室培养系统在细胞共培养、细胞趋化、细胞迁移、细胞侵袭等多方面的研究中得到广泛应用，但其仍然存在以下的问题：(1)transwell培养系统上、下室以聚碳酸酯膜相隔，为防止细胞穿过，共培养中要选用0.4微米孔径的膜，会影响细胞分泌因子的通过和作用时间；(2)transwell小室中，聚碳酸酯膜容易变形，搭建方式比较繁琐，给实验人员的操作带来不便；(3)不易对上、下室细胞进行较为直观的观察和后续操作，在显微镜下观察下室时需先将有培养基的上室取出，而不断挪动上室，易造成细胞污染；(4)价格昂贵，不能满足长期共培养的要求；(5)只能进行二种细胞的共培养，无法实现多种细胞同时共培养。可见，间接接触共培养仍有很大的局限性，一方面对培养对象有严格的要求，仅仅适用于性质相近的细胞或微生物，或者更具体地说仅适用于同一组织或种属的细胞或微生物；另一方面，对培养条件也有很大的局限性，通常仅同种培养基或组成相近的培养基才可适用。总之，无论是条件培养基共培养法还是嵌入式细胞共培养法，都存在局限性大、难以还原真实生长环境的明显缺点。

6、综上所述，针对现有细胞培养技术与应用的不足，细胞培养技术的发展和不同场景下细胞培养的应用，客观上要求开发出对于培养对象和培养基更具适应性的共培养装置。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新的细胞培养装置，结构巧妙灵活，使用方便，功能丰富，具有广泛的应用前景。

2、为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

3、一种细胞培养装置，包括：培养皿，还包括可移动的挂耳式载玻片，其中，所述培养皿的内底上设有培养区凹槽，所述载玻片由载玻片底板、载玻片侧板和挂耳构成，所述载玻片底板和所述培养区凹槽相适应，所述载玻片侧板为自所述载玻片底板的端部向上竖起的载玻片板，所述挂耳由自所述载玻片侧板的顶部向下向外的折返形成，所述挂耳能够挂置于所述培养皿的侧壁上并凸出于所述培养皿的外侧壁。

4、在本发明的一些具体实例中，所述培养区凹槽的端部向上延伸至所述培养皿的内侧壁上并在所述培养皿的内侧壁上形成限位凹槽，所述载玻片侧板和所述限位凹槽相适应。

5、在本发明的一些具体实例中，所述培养区凹槽为在所述培养皿的内底上设置的横向凹槽。

6、在本发明的一些具体实例中，所述培养区凹槽为在所述培养皿的内底上平行间隔设置的若干条横向凹槽。

7、在本发明的一些具体实例中，所述培养区凹槽为在所述培养皿的内底上设置的纵向凹槽。

8、在本发明的一些具体实例中，所述培养区凹槽为在所述培养皿的内底上平行间隔设置的若干条纵向凹槽。

9、在本发明的一些具体实例中，所述培养区凹槽为在所述培养皿的内底上设置的纵横交错的凹槽。

10、在本发明的一些具体实例中，所述培养区凹槽包括在所述培养皿的内底上平行间隔设置的若干条横向凹槽和平行间隔设置的若干条纵向凹槽。

11、在本发明的一些具体实例中，所述载玻片由载玻片底板、两侧的载玻片侧板和双侧挂耳构成，所述两侧的载玻片侧板为自所述载玻片底板的两个端部各自向上竖起的载玻片板，所述挂耳由自每个所述载玻片侧板的顶部向下向外的折返形成。

12、在本发明的一些具体实例中，所述载玻片由载玻片底板、一侧的载玻片侧板和单侧挂耳构成，所述载玻片侧板为自所述载玻片底板的一端部向上竖起的载玻片板，所述挂耳由自所述载玻片侧板的顶部向下向外的折返形成。

13、在本发明的一些具体实例中，所述载玻片中，所述载玻片底板、载玻片侧板和挂耳一体构成，所述载玻片侧板为自所述载玻片底板的端部向上竖起的载玻片板，所述挂耳由自所述载玻片侧板的顶部向下向外的折返形成，所述挂耳能够挂置于所述培养皿的侧壁上并凸出于所述培养皿的外侧壁。

14、在本发明的一些具体实例中，所述载玻片底板为设有若干桥接段的载玻片底板。

15、在本发明的一些具体实例中，所述载玻片为功能化载玻片，所述载玻片底板能够偶联固定特异因子或抗体。

16、在本发明的一些具体实例中，所述载玻片底板的宽度小于或等于所述培养区凹槽的宽度。

17、在本发明的一些具体实例中，所述载玻片底板的厚度小于或等于所述培养区凹槽的深度。

18、在本发明的一些具体实例中，所述载玻片侧板的厚度等于所述限位凹槽的深度。

19、在本发明的一些具体实例中，所述培养皿为圆形或方形的培养皿。

20、在本发明的一些具体实例中，所述培养皿的材质采用高透明的树脂或玻璃。

21、在本发明的一些具体实例中，所述皿盖的材质采用高透明的树脂或玻璃。

22、在本发明的一些具体实例中，所述皿盖与安装有所述挂耳式载玻片的培养皿相适应，将所述挂耳式载玻片置于所述培养皿中并盖上所述皿盖时，所述载玻片底板置于所述培养区凹槽，所述挂耳挂置于所述培养皿的侧壁上，所述挂耳与所述皿盖卡接并在所述培养皿的顶部与所述皿盖之间形成间隙。

23、在本发明的一些具体实例中，将所述挂耳式载玻片置于所述培养皿中并盖上所述皿盖时，所述挂耳挂置于所述培养皿的侧壁边沿上并在所述培养皿的外侧壁形成凸出，在所述培养皿的顶部与所述皿盖之间形成有间隙，以供空气流动。

24、在本发明的一些具体实例中，将所述挂耳式载玻片置于所述培养皿中并盖上所述皿盖时，所述挂耳挂置于所述培养皿的侧壁边沿上并在所述培养皿的侧壁顶端和外侧壁形成凸出，在所述培养皿的顶部与所述皿盖之间形成有间隙以供空气流动。

25、在本发明的一些具体实例中，将所述挂耳式载玻片置于所述培养皿中并盖上所述皿盖时，所述挂耳挂置于所述培养皿的侧壁边沿缺口上并在所述培养皿的外侧壁形成凸出以及在所述培养皿的侧壁顶端形成内凹，在所述培养皿的顶部与所述皿盖之间形成有间隙，以供空气流动。

26、同时，本发明还提供了一种挂耳式载玻片，其中，所述载玻片由载玻片底板、载玻片侧板和挂耳构成，所述载玻片侧板为自所述载玻片底板的端部向上竖起的载玻片板，所述挂耳由自所述载玻片侧板的顶部向下向外的折返形成。

27、在本发明的一些具体实例中，所述载玻片由载玻片底板、两侧的载玻片侧板和双侧挂耳构成，所述两侧的载玻片侧板为自所述载玻片底板的两个端部各自向上竖起的载玻片板，所述挂耳由自每个所述载玻片侧板的顶部向下向外的折返形成。

28、在本发明的一些具体实例中，所述载玻片由载玻片底板、一侧的载玻片侧板和单侧挂耳构成，所述载玻片侧板为自所述载玻片底板的一端部向上竖起的载玻片板，所述挂耳由自所述载玻片侧板的顶部向下向外的折返形成。

29、在本发明的一些具体实例中，所述载玻片由所述载玻片底板、载玻片侧板和挂耳一体构成，所述载玻片侧板为自所述载玻片底板的端部向上竖起的载玻片板，所述挂耳由自所述载玻片侧板的顶部向下向外的折返形成。

30、此外，本发明也提供了上述细胞培养装置的应用，包括但不限于：细胞增殖培养、细胞划痕实验、细胞侵袭实验、药敏实验、细胞共培养、原代细胞培养、细胞成像染色等。

31、本发明中，可移动的载玻片能方便地嵌入到培养皿的凹槽中，载玻片的尺寸可以根据凹槽的尺寸和实际需求来灵活定制；凹槽的数量可变，具有极大的灵活性；挂耳式的设计，使得载玻片的装入和移出都非常方便。利用上述装置进行细胞培养时，可根据需要随时移除或装入载玻片，具有丰富的应用前景。例如，在细胞长满培养皿时移除载玻片，形成“划痕空白”区域，解决当前划痕实验无标准化的难点；将装有不同细胞的载玻片移入药物浓度、培养条件相同的培养皿中，在相同条件下评估不同细胞的药物敏感性；将细胞增殖负载在载玻片后，能方便、无菌、迅速地随同载玻片转移至另一培养皿的凹槽中，从而能够极为方便地将不同细胞快速地转移至同一培养环境下进行相互作用研究；此外，特殊化处理的载玻片还可粘连相应因子和抗体，可用于分析特定条件下的细胞增殖、分化等下游细胞功能分析实验；可变、横竖交叉放置的载玻片形成九宫格或十六宫格等小方块，便于直接定位细胞，也方便取出在显微镜下观察某个特定区域的视野及细胞生长方式，用于特定活细胞区域的选择培养，也可以在不同载玻片上放置不同的细胞，进行不同细胞的各种行为(如药敏实验)的研究和比较。本发明装置结构巧妙，操作方便，功能丰富，具有较好的应用前景，尤其是与当前常用、功能单一的transwell小室碳酸酯膜相比，本发明装置还具有明显的经济优势。

32、相对于现有技术，本发明装置具有以下有益的技术效果：

33、(1)优化便利细胞培养传代方式。本发明装置能巧妙地将负载细胞的载玻片快速移入新培养皿中进行传代培养，有效减少了常规传代包括胰酶消化、离心等步骤，减少污染风险，并节约工作人员细胞培养操作时间。

34、(2)为细胞培养皿赋予功能研究模块。本发明装置中可移动载玻片的设计，使细胞培养过程中能目的性地移除和置入载玻片，为传统培养皿单一的细胞扩增用途丰富了研究模块，比如移除载玻片，可用于细胞划痕实验替代，分析细胞的迁移和转移能力等；置入载玻片，可用分析培养条件改变对细胞的影响；将负载不同细胞的载玻片置入同一培养皿，还可研究两者的互动调控关系。

35、(3)提高商业化药物筛选效率。本发明装置中凹槽以及置入的载玻片数量均可根据需要来定制，可同时将多种细胞置入同一个培养皿环境并给与药物，可直观地观察在相同条件下不同细胞对药物的反应，减少了常规96孔板药筛实验中药物溶度不均、培养条件差异、操作繁琐等问题。

36、本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。