技術領域

本發明屬生物醫學細胞培養領域，具體涉及細胞培養模塊及細胞培養系統。

背景技術

如今，生物免疫治療已成為攻克腫瘤癌癥的一種新興手段，是生物治療技術領域的一項關鍵技術，具有很好的研發及應用前景。生物免疫治療中的細胞治療是從患者體內提取分選出一定量的免疫細胞，于體外進行擴增培養，該過程可包括特定的刺激因子添加和/或轉基因技術的使用，當細胞擴增至一定的規模或數量后，根據患者的療程需要回輸入自身體內。在整個治療過程中，免疫細胞的體外擴增培養是技術實現的重要組成部分，合理的細胞培養裝置是實現免疫細胞安全、有效擴增的關鍵因素。現有細胞治療機構對于細胞體外培養多采用普通的多孔板、細胞培養瓶或透氣式培養袋作為容器進行靜態培養，這種方式只能給細胞提供一個靜態生長環境，其細胞成長環境與體內真實環境差別較大，且在培養過程中僅進行培養基補加，不做更換，細胞成長代謝的產物易積累，從而影響免疫細胞的成長速度、形態大小、細胞表型、表達狀態和細胞數量和活力等方面，易限制和降低免疫治療的效果；且在生產中需人工多次開啟容器進行添加培養液及其他輔助因子的操作，增加了樣品污染的風險性，也對培養操作人員的工藝技術提出了較高地要求。同時，較多的人工操作環節也容易影響免疫細胞培養產品批次間品質的一致性。

免疫細胞根據細胞的生長方式可分為貼壁細胞和懸浮細胞，貼壁細胞依附于培養容器的壁上生長，懸浮細胞在培養容器的培養液中懸浮生長。理想的細胞培養裝置需要能夠同時兼顧到這兩類細胞，以減少針對儀器或耗材的投入，提高設備利用率。免疫細胞在體內生長過程中，流動的血液不但可補給營養細胞，也能帶走細胞分泌產生的廢棄物，但這些營養物質的傳遞、分泌廢棄物的排出等動態環境在常規靜態培養裝置中難以模擬。目前在細胞培養領域內已有一些可用于動態細胞培養的裝置及技術，能夠滿足細胞成長的空間、換液等功能，如轉瓶、細胞培養罐(生物反應器)、中空纖維管等，但這些設備設計復雜、操作繁瑣，其中轉瓶僅能用于貼壁細胞培養，培養空間有限，目前已越來越多的被大規模多層細胞工廠所取代；培養罐可滿足大體積量的細胞培養，但傳統的不銹鋼或玻璃罐體每次生產之前都需要進行清洗和滅菌，無法適用于細胞治療臨床應用中個體化的細胞培養。其他類型的反應器如波浪式搖擺的反應器采用一次性耗材，但受制于儀器體積、培養成本等多方面因素，因此并未被廣泛接受。現有中空纖維培養方式往往針對某種細胞專門進行設計，其應用范圍窄。

而微流控芯片技術的發展為細胞的培養提供了新的平臺，微流控芯片具有空間體積小、集成度高、一次性使用等優勢。但目前已有的相關微流控芯片研發成果仍存在培養液更換不便、細胞培養區域不完全封閉、氣體交換不完全等問題，且大多面向于微量細胞的測試培養及細胞狀態的實時動態監測方向，并不適用于細胞的規模化生產。

CN158703A公開了一種微型細胞中空纖維反應器，該裝置是將細胞預埋填入一小段中空纖維細絲中，再將其放置于盛裝培養液的密閉透氣硅膠管內。該裝置借助于中空纖維絲微孔進行營養物質的傳遞，可以將纖維絲內細胞培養至一定的規模，可應用于相關藥物的研究。該裝置是應用于微量細胞的藥理研究，對于大規模的臨床細胞培養難以滿足以要求。

CN103667054A公開了一種集成化微流控細胞培養芯片，該芯片將芯片主體，與相關的溫控組件、微泵、微閥和控制電路等配件集成于一體。芯片主體由多層鍵合而成，包括細胞培養區、培養液存儲區、廢液區等，不同區域之間通過微流路進行連通。該裝置一體化集成，流體通道內腔密閉，適用于微量細胞的培養研究，但流路設計簡單，對于免疫細胞的培養環境模擬不夠全面，且忽視了細胞培養的氣體交換條件，不能直接應用于臨床免疫細胞的培養。

CN105754856A公開了一種抽屜式三維類血管化組織培養器官芯片，該芯片是由抽屜匣、密封板、固定架、類血管化三維組織及其相關的進出口管件構成。該系統集成度高、可拆卸或密封、自動化實時監測，著重模擬類血管三維組織的穩定貼壁培養，且采用透明透氣式芯片材質，有利于相關細胞的生長及實時監測，但該芯片僅僅是面向于血管化組織的培養，通過性不強。

發明內容