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CN111032851B - 具有包含液体介质传递表面的侧壁的微腔皿 - Google Patents

具有包含液体介质传递表面的侧壁的微腔皿 Download PDF

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CN111032851B CN201880050844.3A CN201880050844A CN111032851B CN 111032851 B CN111032851 B CN 111032851B CN 201880050844 A CN201880050844 A CN 201880050844A CN 111032851 B CN111032851 B CN 111032851B
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Abstract

用于培养细胞的微腔皿(10)包括皿主体，所述皿主体包括侧壁(16)，所述侧壁将细胞培养室包围在皿主体中。皿主体具有顶部和底部(12)。底部包括细胞培养基底，所述细胞培养基底包括微腔(46)阵列。侧壁包括过渡部分(30)，所述过渡部分将侧壁分成上部和相对于上部向内偏移的下部，限定了液体介质传递表面(26)，所述液体介质传递表面至少部分沿着侧壁的内表面(28)延伸并朝向底部倾斜。

Description

具有包含液体介质传递表面的侧壁的微腔皿
背景
技术领域
本说明书一般地涉及细胞培养装置，更具体地，涉及具有包含液体介质传递表面的侧壁的微腔皿。
背景技术
细胞培养皿(例如，“皮氏培养皿”)被用于培养细胞和微生物。细胞培养皿可以具有各种尺寸，并且可以是圆形或者矩形的。细胞培养皿可以具有适合二维细胞培养的平坦底板。因此，当细胞附着到细胞培养皿的平坦底板并沿着平坦皿均匀铺展时，这产生了用于细胞生长的环境。
作为对比，三维细胞培养中的细胞生长能够附着到三维环境中的其他沉积细胞，从而形成球状体，在细胞之间产生更自然的相互作用。细胞的这种自然排布提供了类似于自然组织的灵活构造。当进行实验研究来开发针对疾病的疗法以增加准确性时，希望提供组织微环境的准确例证。由于细胞在人体中不是以二维生长，所以可能希望在三维培养中开发这些疗法，其更紧密地模拟了自然环境。
在微腔基底中作为球状体的培养细胞会对于细胞培养皿具有一些具体的特性要求。在培养介质中产生紊流的行为(例如，吸取)会导致球状体升高离开它们的微腔，并导致移动进入另一个微腔中。如果在单个微腔中具有多个球状体，则球状体可能结合到一起，形成比其他球状体大得多的球状体。对于某些应用，为了以高产率筛选细胞疗法，可能希望球状体具有相同尺寸。
因此，需要微腔皿具有内置的液体介质处理特征，其可以阻碍培养介质中的紊流。
发明内容
根据一个实施方式，用于培养细胞的微腔皿包括皿主体，所述皿主体包括侧壁，所述侧壁将细胞培养室包围在皿主体中。皿主体具有顶部和底部。底部包括细胞培养基底，所述细胞培养基底包括微腔阵列。侧壁包括过渡部分，所述过渡部分将侧壁分成上部和相对于上部向内偏移的下部，限定了液体介质传递表面，所述液体介质传递表面至少部分沿着侧壁的内表面延伸并朝向底部倾斜。
在另一个实施方式中，用于培养细胞的微腔皿包括皿主体，所述皿主体包括侧壁，所述侧壁将细胞培养室包围在皿主体中。皿主体具有顶部和底部。底部包括细胞培养基底，所述细胞培养基底包括微腔阵列。液体传递轨道沿着侧壁延伸并且至少部分沿着细胞培养室延伸，限定了液体介质传递表面。液体传递轨道具有第一端和相对第二端，所述第一端相比于皿主体的底部更靠近顶部，所述相对第二端相比于皿主体的顶部更靠近底部。
在另一个实施方式中，提供了形成用于培育细胞的微腔皿的方法。方法包括用熔融塑料材料填充模具。从模具取出皿主体。皿主体包括侧壁，所述侧壁围住了位于皿主体中的细胞培养室。皿主体具有顶部和底部，以及侧壁包括过渡部分，所述过渡部分将侧壁分成上部和相对于上部向内偏移的下部，限定了液体介质传递表面，所述液体介质传递表面至少部分沿着侧壁的内表面延伸并朝向底部倾斜。
在以下的详细描述中提出了本文所述微板设备和流体装置的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的实施方式而被认识。
要理解的是，前述的一般性描述和下文的具体实施方式都描述了各个实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各个实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各个实施方式，并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。
附图说明
图1是根据本文所示和所示一个或多个实施方式的包含液体介质传递表面的微腔皿的图示性侧视图；
图2是根据本文所示和所示一个或多个实施方式的图1的微腔皿的图示性侧视截面图；
图3是根据本文所示和所示一个或多个实施方式的包含微腔皿的液体介质传递表面的过渡部分的图示性细节图；
图4是根据本文所示和所示一个或多个实施方式的包含图1的微腔皿的微腔的细胞培养基底的图示性透视图；
图5是根据本文所示和所示一个或多个实施方式的用于图1的微腔皿的可去除盖子的图示性侧视图；
图6显示根据本文所示和所述一个或多个实施方式的图1的微腔皿的操作；
图7是根据本文所示和所述一个或多个实施方式的微腔皿的图示性侧视图；以及
图8是根据本文所示和所述一个或多个实施方式的微腔皿的一部分的图示性截面图。
具体实施方式
下面详细参考具有包含液体介质传递表面的侧壁的微腔皿的各种实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。本文所用的方向术语，例如上、下、左、右、前、后、顶、底、远端和近端，仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来表示绝对的取向。
本文中，范围可以表示为从“约”另一个具体值开始和/或至“约”另一个具体值终止。当表述这样的范围时，另一个实施方式包括自所述一个具体数值始和/或至所述另一具体数值止。类似地，当用先行词“约”另将数值表示为近似值时，应理解具体数值构成了另一个实施方式。还应理解，每个范围的端点在与另一个端点有关及独立于另一个端点时都是重要的。
除非另有明确说明，否则本文所述的任何方法不应理解为其步骤需要按具体顺序进行，或者要求使任何设备具有特定取向。因此，如果方法权利要求没有实际叙述其步骤要遵循的顺序，或者任何设备权利要求没有实际叙述各组件的顺序或取向，或者权利要求书或说明书中没有另外具体陈述步骤限于具体顺序，或者没有叙述设备组件的具体顺序或取向，那么在任何方面都不应推断顺序或取向。这同样适用于任何可能的未明确表述的解释依据，包括：关于设置步骤、操作流程、组件顺序或组件取向的逻辑；由语法结构或标点获得的一般含义；以及说明书所述的实施方式的数量或种类。
除非上下文另外清楚地说明，否则，本文所用的单数形式“一个”、“一种”以及“该”包括复数指代。因此，例如，提到的“一种”部件包括具有两种或更多种这类部件的方面，除非文本中有另外的明确表示。
本文所述实施方式涉及微腔皿，所述微腔皿包括细胞培养基底，所述细胞培养基底具有促进球状体形成的微米尺寸井的阵列。球状体是细胞的三维聚集体，相比于二维细胞培养，其可以更紧密地模拟自然细胞环境。为了避免当吸取和分配介质时产生紊流，微腔皿结合了液体介质传递表面，通过沿着微腔皿的侧壁的内表面延伸的坡状结构特征来提供所述液体介质传递表面。微腔皿还可以包括盖子，所述盖子可以啮合侧壁的上边缘并与其形成密封。在一些实施方式中，侧壁和盖子可以包括配合结构，例如相互啮合的螺纹从而靠住侧壁合上盖子。
参见图1，所示的微腔皿10包括底部12和侧壁16，所述底部12包括细胞培养基底14，而所述侧壁16从底部12向外延伸到顶部边缘18。侧壁16和底部12形成皿主体20。在所示的实施方式中，侧壁16是圆的(例如，圆形)，并且皿主体20部分地围住细胞培养室22。可以由任意合适材料形成侧壁16，并且可以是光学透明的，例如可热成形的聚合物材料。在一些实施方式中，相对于侧壁16分开形成细胞培养基底14，并与其连接。在其他实施方式中，细胞培养基底14可以与侧壁16作为整体形成。例如，细胞培养基底14可以是例如由多孔塑料材料形成。
微腔皿10包括液体介质传递表面26，其沿着侧壁16的内表面28(内圆周)延伸。在图1的例子中，液体介质传递表面26由侧壁16的过渡部分30限定，所述过渡部分30提供了液体传递轨道35并将侧壁16分成上部32和下部34，所述下部34相对于上部32朝向皿主体20的中心轴A向内偏移。在这些实施方式中，可以作为侧壁16的单体式部件形成过渡部分30(例如，采用模制工艺)。形成在外尺度上小于上部32的下部34可以有助于从模具取出皿主体20。
过渡部分30及其液体介质传递表面26具有更靠近顶部边缘18的第一端36以及更靠近侧壁16的底部边缘40的相对第二端38。第一端36可以位于侧壁16的一侧42，而第二端38可以位于侧壁16的相对侧44，这取决于过渡部分30的长度。在一些实施方式中，例如如所示的那种，过渡部分30仅绕着内表面28部分延伸，从而侧壁16的一部分47是纵向笔直的且不包括过渡部分30。
过渡部分30在斜面上从第一端36朝向第二端38延伸。在一些实施方式中，过渡部分30的斜面的斜率可以在第一端36与第二端38之间发生变化。在一些实施方式中，过渡部分30的斜面的斜率在第一端36与第二端38之间可以是基本恒定的，或者沿着过渡部分30的不同区段是恒定斜率与变化斜率的组合。
图2显示微腔皿10的图示性横截面图，所述微腔皿10包括侧壁16、上部32和下部34，过渡部分30位于其间。此外，参见图3，过渡部分30包括液体介质传递表面26，其在一些实施方式中，相对于水平以角度θ延伸。也就是说，液体介质传递表面26可以从侧壁16朝向底部12向下倾斜。在其他实施方式中，液体介质传递表面26可以是水平的。
再次参见图2，底部12包括细胞培养基底14。在一些实施方式中，侧壁16可以包括向外延伸的凸缘部分43，其可以用于接收细胞培养基底14的外周界42用于连接到侧壁16。引能器(energy director)62和64可以用来连接细胞培养基底14和侧壁16。例如，引能器62可以用于吸收搬运微腔皿10时的冲击。在一些实施方式中，细胞培养基底14的外周界42是平坦的，而位于外周界42内的中心细胞培养区域44包括微腔46，所述微腔46并排放置在细胞培养区域44的面积上。可以作为细胞培养基底14的内表面52中的凹陷来形成微腔46。微腔46从内表面52朝向细胞培养基底14的外表面54延伸。
简要参见图4，细胞培养基底14的微腔46可以是圆化的，包括圆化底表面48，其可以有助于在微腔46中形成球状体55。细胞培养基底14还可以由允许透过细胞培养基底14进行观察或成像的透明材料形成。虽然显示的底表面48是圆的，但是底表面可以是平坦的。此外，可以在微腔46中包含涂层，例如，促进球状体在微腔46中的粘附和/或释放。
图2还显示微腔皿10可以包括可去除的盖子50。盖子50可以包括覆盖53和从覆盖52向外延伸的侧壁57。在一些实施方式中，盖子的侧壁57可以包括啮合结构56(例如，螺纹)，其啮合了皿主体20的侧壁16的协作啮合结构58(例如，螺纹)，从而以可脱离的方式使得盖子靠住侧壁16密封。作为一个例子，可以使用1/4转(例如，25度)来完全靠住侧壁16啮合住盖子50。在一些实施方式中，盖子50可以包括(例如，由弹性体形成的)密封元件60，其可以用作靠住顶部边缘18的密封表面。虽然可以使用螺纹来连接盖子50和侧壁16，但是也可以使用其他合适的连接，例如，卡扣配合、摩擦配合等。
图5显示包括盖子50的许多特征的可去除的盖子70的另一个实施方式。在这个实施方式中，盖子70还包括通风结构72，其提供开口72，实现空气或其他气体进入和离开细胞培养室22。参见图6，可以提供过滤器74作为通风结构72的一部分。过滤器74可以抑制外来物质通过通风结构72进入细胞培养室22。但是，通风结构72和过滤器74可以允许微腔皿10的减压，因为其发生从室温(大约23℃)到较高的培养温度(例如37℃)的温度波动。
参见图6，显示微腔皿10的操作。用户可以从皿主体20去除盖子50，将细胞培养基底14的微腔46和细胞培养室22暴露出来。在一些实施方式中，细胞培养介质可以已经位于细胞培养室22中。为了降低细胞培养介质中的紊流，液体传输装置104(例如，移液管)的端部102可以插入到细胞培养室22中，并放置在过渡部分30的液体介质传递表面26上或者靠近过渡部分30的液体介质传递表面26放置。
使得液体传输装置104的端部102位于沿着液体介质传递表面26的所需位置，可以将液体介质106分配到与已经存在于细胞培养室22中的细胞培养介质相邻的液体介质传递表面26上。过渡部分30不仅提供液体介质传递表面26用于传递液体介质106，还提供了支撑结构，其可以支撑在细胞培养介质外的液体传输装置104的端部102。还可以采用液体介质传递表面26以相似的方式吸取细胞培养介质。
参见图7，虽然上文描述了圆形或者其他圆状微腔皿10，但是也可以使用其他形状，例如矩形。在图7的例子中，矩形微腔皿110包括上文所述的许多特征，包括底部112和侧壁116，所述底部12包括细胞培养基底114，而所述侧壁16从底部12向外延伸到顶部边缘118。在这个实施方式中，侧壁116是矩形的，并且包括围住了细胞培养室122的侧壁部分。
微腔皿110包括液体介质传递表面126，其沿着侧壁116的内表面128延伸。液体介质传递表面126由侧壁16的过渡部分130限定，所述过渡部分130将侧壁116分成上部132和下部134，所述下部134相对于上部132向内偏移。
过渡部分130及其液体介质传递表面126具有更靠近顶部边缘118的第一端136以及更靠近侧壁116的底部边缘139的相对第二端138。第一端136可以位于侧壁部分116a的一侧142，而第二端138可以位于侧壁部分116a的相对侧144。在一些实施方式中，例如如所示的那种，过渡部分130仅沿着侧壁部分116a的内表面128延伸。但是，其他侧壁部分可以包括过渡部分以及相关的液体介质传递表面。
如上文那样，过渡部分130在斜面上从第一端136朝向第二端138延伸。在一些实施方式中，过渡部分130的斜面的斜率可以在第一端136与第二端138之间发生变化。在一些实施方式中，过渡部分130的斜面的斜率在第一端136与第二端138之间可以是基本恒定的，或者沿着过渡部分130的不同区段是恒定斜率与变化斜率的组合。
参见图8，微腔皿140的另一个实施方式可以包括上文所述的许多特征。但是，在这个实施方式中，由液体传递轨道144形成液体介质传递表面142，所述液体传递轨道144相对于侧壁146分开形成并且采用任意合适的方式附连到其。
上文所述的微腔皿包括底部和侧壁，所述底部可以由细胞培养基底形成，而所述侧壁从底部向外延伸到顶部边缘。可以采用侧壁的过渡部分形成液体传递轨道，所述过渡部分将侧壁分成上部和下部，其中，下部比上部窄。过渡部分提供了液体介质传递表面，其可以在填充或吸取过程中用来减小微腔皿的细胞培养室中的细胞培养介质内的紊流。可以沿着液体介质传递表面传递液体介质到达或者离开液体传输装置(例如，移液管)，移液管的端部位于液体传递表面或者靠近液体传递表面，但是远离已经存在于细胞培养室中的细胞培养介质的主体部分。
对本领域的技术人员显而易见的是，可以对本文所述的实施方式进行各种修改和变动而不偏离要求保护的主题的精神和范围。因此，本说明书旨在涵盖本文所述的各种实施方式的修改和变化形式，只要这些修改和变化形式落在所附权利要求及其等同内容的范围之内。

Claims (20)

1.一种用于培育细胞的微腔皿，所述微腔皿包括：
皿主体，所述皿主体包括侧壁，所述侧壁将细胞培养室包围在皿主体中，所述皿主体具有顶部和底部，其中，底部包括细胞培养基底，所述细胞培养基底包括微腔阵列，其中，侧壁从皿主体的底部延伸到顶部边缘；
所述侧壁包括过渡部分，所述过渡部分将侧壁分成上部和相对于上部向内偏移的下部，限定了液体介质传递表面，所述液体介质传递表面具有靠近顶部边缘的第一端和靠近侧壁的底部边缘的第二端，所述液体介质传递表面至少部分沿着侧壁的内表面延伸并沿着液体介质传递表面的长度从第一端到第二端朝向底部向下倾斜，以及所述液体介质传递表面在液体介质传递表面的宽度上从侧壁朝向底部向下倾斜。
2.如权利要求1所述的微腔皿，其中，过渡部分在侧壁的相对侧之间延伸。
3.如权利要求1所述的微腔皿，其中，相对于皿主体分开形成细胞培养基底，并将所述细胞培养基底连接到所述皿主体。
4.如权利要求1所述的微腔皿，其还包括连接到皿主体的顶部的盖子，其中，盖子包括密封元件，所述密封元件靠住皿主体的顶部密封。
5.如权利要求4所述的微腔皿，其中，盖子还包括通风装置以释放细胞培养室中的空气压力。
6.如权利要求4所述的微腔皿，其中，盖子包括内螺纹表面，所述内螺纹表面啮合住皿主体的外螺纹，从而靠住皿主体闭合了盖子。
7.如权利要求1所述的微腔皿，其中，作为单个单体式结构形成包含上部、下部和过渡部分的皿主体。
8.如权利要求1所述的微腔皿，其中，皿主体的横截面形状是圆形或者矩形。
9.一种用于培育细胞的微腔皿，所述微腔皿包括：
皿主体，所述皿主体包括侧壁，所述侧壁将细胞培养室包围在皿主体中，所述皿主体具有顶部和底部，其中，底部包括细胞培养基底，所述细胞培养基底包括微腔阵列，其中，侧壁从皿主体的底部延伸到顶部边缘；和
液体传递轨道，所述液体传递轨道沿着侧壁延伸并且至少部分沿着细胞培养室延伸，限定了液体介质传递表面，所述液体传递轨道具有第一端和相对第二端，所述第一端相比于皿主体的底部更靠近顶部，所述相对第二端相比于皿主体的顶部更靠近底部，所述液体传递轨道沿着液体传递轨道的长度从第一端到第二端向下倾斜，所述液体传递轨道在液体传递轨道的宽度上从侧壁朝向底部向下倾斜，以及所述液体传递轨道将侧壁分成上部和下部，其中，下部相对于上部朝向皿主体的中心轴向内偏移。
10.如权利要求9所述的微腔皿，其中，液体传递轨道在侧壁的相对侧之间延伸。
11.如权利要求9所述的微腔皿，其中，相对于皿主体分开形成细胞培养基底，并将所述细胞培养基底连接到所述皿主体。
12.如权利要求9所述的微腔皿，其还包括连接到皿主体的顶部的盖子，其中，盖子包括密封元件，所述密封元件靠住皿主体的顶部密封。
13.如权利要求12所述的微腔皿，其中，盖子还包括通风装置以释放细胞培养室中的空气压力。
14.如权利要求12所述的微腔皿，其中，盖子包括内螺纹表面，所述内螺纹表面啮合住皿主体的外螺纹，从而靠住皿主体闭合了盖子。
15.一种形成用于培养细胞的微腔皿的方法，该方法包括：
用熔融塑料材料填充模具；以及
从模具取出皿主体，所述皿主体包括侧壁，所述侧壁将细胞培养室围住在皿主体中，所述皿主体具有顶部和底部，其中，侧壁从皿主体的底部延伸到顶部边缘，以及所述侧壁包括过渡部分，所述过渡部分将侧壁分成上部和相对于上部向内偏移的下部，限定了液体介质传递表面，所述液体介质传递表面具有靠近顶部边缘的第一端和靠近侧壁的底部边缘的第二端，所述液体介质传递表面至少部分沿着侧壁的内表面延伸并沿着液体介质传递表面的长度从第一端到第二端朝向底部向下倾斜，以及所述液体介质传递表面在液体介质传递表面的宽度上从侧壁朝向底部向下倾斜。
16.如权利要求15所述的方法，其还包括将包含多个微腔的基底附连到皿主体的底部。
17.如权利要求15所述的方法，其还包括将盖子附连到皿主体的顶部，其中，盖子包括密封元件，所述密封元件靠住皿主体的顶部密封。
18.如权利要求17所述的方法，其中，盖子还包括通风装置以释放细胞培养室中的空气压力。
19.如权利要求17所述的方法，其中，盖子包括内螺纹表面，所述内螺纹表面啮合住皿主体的外螺纹，从而靠住皿主体闭合了盖子。
20.如权利要求15所述的方法，其中，皿主体的横截面形状是圆形或者矩形。
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