一種復合載荷下用于有冠狀曲面組織的培養方法及生物反應器。本發明專利技術包括具備Ｏ↓［２］、ＣＯ↓［２］和溫度調節的三氣培養箱，及保持培養液新鮮的灌流等條件和培養液中加入活性因子，將有冠狀曲面的培養物坯件固定于培養室底板，在培養期間，培養物受到滾壓載荷或滑動載荷，和／或扭轉剪切載荷，和／或振動載荷的作用，可培養具有冠狀曲面（包括平面形狀）的培養物，培養物包括細胞－支架復合體或保持離體組織。本發明專利技術提供的復合載荷的力學條件和／或低氧環境更接近組織生長發育的力學環境，在此載荷條件有利于細胞、組織的生長、發育。培養后的有冠狀曲面的培養物可應用于特殊形狀缺損的修復。
【技術實現步驟摘要】
復^^荷下用于有冠狀曲面組織的培養方法及生物aS器fe^:^^本專利技術屬于生物醫學工程
具,及組織工a^域，特別是復M荷如滾壓載荷或m^]載荷和/或扭轉剪切載荷和/或振動載荷的力學條件和低氧環境可用于有冠狀曲 面組織培養的方法及生物反應器。背景^t組織o:程是g來正在興起的一門新^^斗，^ffl胞生物學和針生物學之后，生^f斗學發展處又一條的里程碑,標志著醫學將走出器官移植的范疇,步入制激織和器官的新時代。組織o:程將會成為本t^己feW力的高新技術產氛必將產生巨大的社會和經^rM。 組織a:程的基本方法是將自體^體細，體外i^、擴增后，接種到一種組織相容性好的生物材料上，進行體外培養，形成一定的類組織，然后纟IA體^ 員部位，與宿主組織融合，達到修復缺損的目的。其中軟骨組織vi程和骨組織o:程都是分別采用不同種子細胞、支架材料和活性因子 的復合體培養，軟骨組會辯卩骨組織也可育採用相同的種子細胞，如髓間頓干細胞。組織^^員發生于人體的不同部位，修復缺損需要不同、誠的微的移植物，當前按照臨床 皿要求制作不同皿的AX組織也是非常必要的，這樣有利于組織缺損部位的修復。其中冠狀 組織，如股骨頭軟骨，眼部部分組織等，肺大量需求。鵬冠微織還需力學環境作用下i鎌形成具有承力功能的AX組織，可以更好地滿足臨床需求。以股骨頭軟骨為例，冠狀軟，織受到M、娜剪切、振動的力學環境。因此我們要^itkft力學斜牛，構建具有冠狀的組織，這種組織i^時要獲得結構與功能同時生長。當前，隨著組織o:程的織，種子細胞、支架材料和活性因子研究的不斷深入，在生物反應器內如何培養移植物穀哽多的關注，其中鄉植物i歸斜牛的力學環^^mm。以軟骨為 例，對于軟骨來說，離體力學環境4常鋭。魏力學割牛是培養出結構、功能都與天然軟骨 相蹄植物的錢因素。驗幾年相對開究者對不同的力學剌激，以優似^^tl的結構和功能做 了大量研究。國內有研究者^ffl靜張應力x^鼠^軟骨細胞增歹l^^i行研究，實驗表明細胞增5liC量隨靜鵬力增iOT升高;也有研究空^ffi應 力對體外培養軟糊胞分泌細胞因子的影響，離心力在體外 構建組織O:程軟骨中的作用，周期性流體應力刺激 對組織Of呈軟骨分化影響的實驗研究滑與關節損傷雜志，2003， 18 (9), 620>622]。這些加駄 法可以皿細胞增殖或功育,，但和真正軟骨受載是有翻啲。Mauck等把軟骨細胞接種在瓊月識 ^彌態直接施壓，載荷大小是使復合體娜0%， 頻率為lHz,探索功能化軟fia織vT程的i歸，4周后發現GAG C葡聚糖)升高45%，膠原含 量增加37%，明顯高于未加載組。Buschmann等施加lHz,應變3%的動態壓載皿行軟骨構建，實 驗表明硫酸軟# 加15%-25%，脯氨酸增加10%~25%，同時，在這種力學^f牛T 開究不同培養時 間^#^彈性^4的變化。當前的生物反應ll對細fl&培養、組織和細胞-支架培Ml培養、 ，通常^ffl的有四種反應 器即靜態、旋轉培養瓶、旋轉壁式生物反應器和灌流式生物反應器[Advanced Drug Delivery Reviews 33 (1998) 15—30， Tissue Engineering. 2003， 9(3), 549-553，不同種子細胞、新型支架材料、 生長因子等構淑^tl，分別在這幾種生物反應器中i，， 是皿培##/形態、結構的生長。 盡管現有技術中各種生物反應器的^ 優化了培 的生長，但培 的生長、發育還是、皿到臨床要求。如生物反應 組織0:程化培養中，也包括各種力學環境的應用，Ai軟"tt且織發育 不良，力學性售瞎、細M化、死亡等問題。這些問題的解決一方面需要使用當前生物反應器更進一步的實驗，以及其它相關領域的魏，如細胞生物學研究，支架材料的鵬lj，活性因子的制造；另一方面需要生物反應器培養^f牛的優化。力學環境在生物反應器的研制占有重要位置，力學因素影響生物體的整體，器官、組織、細胞和分子水平等各層次的生物學過程。力學斜牛的優化十分S^。
技術實現思路
:本專利技術的目的旨在,一種模擬活體力學環境的復M荷下用于有冠狀曲面組 織的培養前去及生物&IS器。所述的復鋪荷是在三氣培養箱內，施加滾壓載荷或滑動載荷，和/或扭轉剪切載荷，和/ 或振動豫荷的力學剝牛，禾口/或低氧環境，形^AX組織減細胞支架復合體生長的物理環境，可培 養有冠狀曲面(包括平面皿)組織的方法及生物反應器，有冠狀曲面(包括平面皿)的培養 這種斜牛下生長，可優4fci^tl的結構與功能。本專利技術,的復^it荷力學條并下用于有冠狀曲面組織培養物的培養方法是在生物反應器內進行，包括具^02、 C02和37度，調節、細胞±咅養的三氣培養箱，及皿培養瓶 的灌流'剝特ttt錄液中加入活性因子(如胰島素樣生長因子(IGF)、轉化生長因f e(TGF- (3)、堿性 成纖維生長因子(bFGF)、骨形態形成蛋白(BMP )、血小板源性生長因子(PDGF)、軟糊節素 (ChM))，，征在于^W冠狀曲面組織的i^tl還件固定于培養S^板，在培養期間，向it^t/M加g載荷或m^荷和/自轉剪切載荷和/或振，荷的力學環境和/或^W境，幾種載荷 和低氧環境可以單獨作用，互組合使用，不同施加l,即為不同的培養環境，使培,生長成 可移植的AX組織；力口載的時間為每24小時加載l-3次，每次lOmin- 360 min，働口載4"6次10min -20min，培養l-60天。以J^MMf和條環境包括但不限于培養環境h斜繊加 載荷；培養環敏施加滾壓載荷，同時施加扭轉剪切載荷；培養 環境3:施加滾壓載荷，再施加扭轉剪切載荷；培養環境4:施加滾壓載荷，同時施加扭轉剪切載 荷和振動載荷；培養環境5:施加艦載荷，再施加扭轉剪切載荷，再施加振纖荷；蹄環境6: 施加艦載荷，再施加振動載荷，再施加扭轉剪切載荷；培養環敏施加滾壓載荷，同日憤加振 動載荷、扭轉剪切載荷和低氧環麟。具體過程如下灌流系統保證培養室內培鎌的更換，三氣培鎌內氧氣賴為1%40%， 培養物處于細胞可生長的生物環境下，由計^t幾系統控制，ffl31滾壓加載機構使培養物被輥子來 回滾動，受到滾壓載荷，其中滾動繊為0.001-15cm/s，力口載^ft復滾動頻率為0.0001-3Hz，輥子滾動矛賴蟲處軟對咅#^ 0%"60%;戶皿的,載荷是^ffl輥^m^iii培M;的過程，,鵬為0.001-15cm/s，往復'糊頻率為0.0001國3Hz，糊,處培, 0-60% ;輥體;U足轉體， 其旋轉基線為弧線mi:線。另外通affi轉與振動機構彬咅MlM加扭轉、振動載荷，所述的扭轉 載荷，是將培養物與培養室相對輥子旋轉，使培糊受到相對輥子的扭轉剪切載荷，培養物被扭 轉的角速度為0.001-3.14rad/s。戶脫的振動載荷，是令輥子位置高度固定，使i咅養t/M相對動態壓 縮，受到振動載荷，振動載綱率范圍為0.0001-100Hz，應變幅戯0.000001力.6;振動載荷波形 為方波、正弦波、三角波。力口載的時間為每24小時加載l-3次，每10min々婦60 min，働口載4-6次 10min-20min， i歸l-60天。^tk種力學環境使組織生本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種復合載荷力學條件下用于有冠狀曲面組織培養物的培養方法，包括具備Ｏ↓［２］、ＣＯ↓［２］和溫度調節、細胞培養的三氣培養箱，及保持培養液新鮮的灌流條件和培養液中加入活性因子，其特征在于：將有冠狀曲面組織的培養物坯件固定于培養室底板，在培養期間，向培養物施加滾壓載荷或滑動載荷和／或扭轉剪切載荷和／或振動載荷的力學環境和／或低氧環境，幾種載荷和低氧環境單獨作用或相互組合使用，使培養物生長成可移植的人工組織；加載的時間為每２４小時加載１－３次，每次１０ｍｉｎ－３６０ｍｉｎ，或加載４－６次，每次１０ｍｉｎ－２０ｍｉｎ，培養１－６０天。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：張春秋，董心，孫明林，
申請(專利權)人：天津理工大學，
類型：發明
國別省市：12[中國|天津]
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