专利快速检索-快速检索全球专利，免费商用专利数据库-IPRDB

2. 发明专利

TWI323743B 細胞培養裝置與體外培養細胞的方法 APPARATUS FOR CELL CULTURE AND METHOD FOR CULTURING CELLS 有权
简体标题：细胞培养设备与体外培养细胞的方法 APPARATUS FOR CELL CULTURE AND METHOD FOR CULTURING CELLS
公开(公告)号：TWI323743B
公开(公告)日：2010-04-21
申请号：TW092137188
申请日：2003-12-26
申请人：財團法人工業技術研究院
发明人：李文婷 , 翁育詩 , 石明正
IPC分类号： C12M
CPC分类号： C12M23/16 , C12M23/12 , C12M23/22 , C12M25/14 , C12M41/46
摘要：本發明係有關於一種細胞培養裝置，係配合一流體，包括：一具有一輸入孔之頂板；至少一表面形成有複數個培養單元、一接受部及複數個流道之培養板，對應於該頂板之一側，其中該流道與每一個培養單元連接，該接收部與該頂板之該輸入孔重疊，用以接收由該輸入孔輸入之該流體，且每一培養單元具有一輸出孔，用以將該培養單元內過多之該流體輸出；以及一底板，位於該培養板之一側，使得該培養板夾置於該頂板與該底板之間，用以收集來自該頂板與該培養板之流體；其中，該頂板之流體由該輸入孔進入該培養板表面之接收部，再經由該流道分流至每一個培養單元，最後由該培養單元之輸出孔流出至該底板。 A cell incubating apparatus is disclosed, which cooperates with a fluid and includes: a top plate having an input hole; a culture plate located adjacent to the top plate and having a plurality of incubating units, a receiving part, and a plurality of fluid paths formed thereon, wherein the fluid paths connect to all of the incubating units and the receiving part, which overlaps the input hole of the top plate and serves to receive the fluid injected from the input hole, and each of the incubating units has an output hole that outputs the fluid on the culture plate; and a bottom plate located adjacent to the culture plate for collecting the fluid; wherein the culture plate is sandwiched between the top plate and the bottom plate, and the fluid is first injected into the input hole and received by the receiving part of the culture plate, then arrives at the incubating units by way of the fluid paths, and finally flows out of the bottom plate through the output hole. 【創作特點】本發明之主要目的係在提供一種細胞培養裝置，俾能建立模擬體內3D質傳的微環境，協助細胞激素梯度的形成與異種細胞間的作用，培養具生物功能的組織專屬(tissue specific)細胞，並降低個人化細胞醫療的成本。
本發明之另一目的係在提供一種體外培養細胞的方法，俾能以模擬體內3D質傳的微環境，協助細胞激素梯度的形成與異種細胞間的作用，培養具生物功能的組織專屬(tissue specific)細胞，並降低個人化細胞醫療的成本。
為達成上述目的，本發明細胞培養裝置，係配合一流體，包括：一具有一輸入孔之頂板；至少一表面形成有複數個培養單元、一接受部及複數個流道之培養板，對應於該頂板之一側，其中該複數個流道與每一個培養單元連接，該接受部與該頂板之該輸入孔重疊，用以接收由該輸入孔輸入之該流體，且每一培養單元具有一輸出孔，用以將該培養單元內過多之該流體排出；以及一底板，位於該培養板之一側，使得該培養板夾置於該頂板與該底板之間，用以收集來自該頂板與該培養板之該流體；其中，該流體由該頂板之輸入孔進入該培養板表面之接收部，再經由該流道分流至每一個培養單元，最後再由該培養單元之輸出孔流出至該底板。
為達成上述目的，本發明體外培養細胞的方法，包括以下步驟：(A)提供一細胞培養裝置，包含以下元件：一具有一輸入孔之頂板；至少一表面形成有複數個培養單元、一接受部及複數個流道之培養板，對應於該頂板之一側，其中該複數個流道與每一個培養單元連接，該接收部與該頂板之輸入孔重疊，用以接收由該輸入孔輸入之流體，且每一培養單元具有一輸出孔，用以將該培養單元內過多之該流體排出；以及一底板，位於該培養板之一側，使得該培養板夾置於該頂板與該底板之間，用以收集來自該頂板與該培養板之流體；其中，該流體由該頂板之輸入孔進入該培養板表面之接收部，再經由該流道分流至每一個培養單元，最後再由該培養單元之輸出孔流出至該底板；(B)於該培養單元表面上批覆一細胞間質；以及(C)由該頂板之輸入孔注入一流體，該流體從該接收部經由該流道流至該培養單元，再由該培養板之輸出孔流出至該底板。
简体摘要：本发明系有关于一种细胞培养设备，系配合一流体，包括：一具有一输入孔之顶板；至少一表面形成有复数个培养单元、一接受部及复数个流道之培养板，对应于该顶板之一侧，其中该流道与每一个培养单元连接，该接收部与该顶板之该输入孔重叠，用以接收由该输入孔输入之该流体，且每一培养单元具有一输出孔，用以将该培养单元内过多之该流体输出；以及一底板，位于该培养板之一侧，使得该培养板夹置于该顶板与该底板之间，用以收集来自该顶板与该培养板之流体；其中，该顶板之流体由该输入孔进入该培养板表面之接收部，再经由该流道分流至每一个培养单元，最后由该培养单元之输出孔流出至该底板。 A cell incubating apparatus is disclosed, which cooperates with a fluid and includes: a top plate having an input hole; a culture plate located adjacent to the top plate and having a plurality of incubating units, a receiving part, and a plurality of fluid paths formed thereon, wherein the fluid paths connect to all of the incubating units and the receiving part, which overlaps the input hole of the top plate and serves to receive the fluid injected from the input hole, and each of the incubating units has an output hole that outputs the fluid on the culture plate; and a bottom plate located adjacent to the culture plate for collecting the fluid; wherein the culture plate is sandwiched between the top plate and the bottom plate, and the fluid is first injected into the input hole and received by the receiving part of the culture plate, then arrives at the incubating units by way of the fluid paths, and finally flows out of the bottom plate through the output hole. 【创作特点】本发明之主要目的系在提供一种细胞培养设备，俾能创建仿真体内3D质传的微环境，协助细胞激素梯度的形成与异种细胞间的作用，培养具生物功能的组织专属(tissue specific)细胞，并降低个人化细胞医疗的成本。本发明之另一目的系在提供一种体外培养细胞的方法，俾能以仿真体内3D质传的微环境，协助细胞激素梯度的形成与异种细胞间的作用，培养具生物功能的组织专属(tissue specific)细胞，并降低个人化细胞医疗的成本。为达成上述目的，本发明细胞培养设备，系配合一流体，包括：一具有一输入孔之顶板；至少一表面形成有复数个培养单元、一接受部及复数个流道之培养板，对应于该顶板之一侧，其中该复数个流道与每一个培养单元连接，该接受部与该顶板之该输入孔重叠，用以接收由该输入孔输入之该流体，且每一培养单元具有一输出孔，用以将该培养单元内过多之该流体排出；以及一底板，位于该培养板之一侧，使得该培养板夹置于该顶板与该底板之间，用以收集来自该顶板与该培养板之该流体；其中，该流体由该顶板之输入孔进入该培养板表面之接收部，再经由该流道分流至每一个培养单元，最后再由该培养单元之输出孔流出至该底板。为达成上述目的，本发明体外培养细胞的方法，包括以下步骤：(A)提供一细胞培养设备，包含以下组件：一具有一输入孔之顶板；至少一表面形成有复数个培养单元、一接受部及复数个流道之培养板，对应于该顶板之一侧，其中该复数个流道与每一个培养单元连接，该接收部与该顶板之输入孔重叠，用以接收由该输入孔输入之流体，且每一培养单元具有一输出孔，用以将该培养单元内过多之该流体排出；以及一底板，位于该培养板之一侧，使得该培养板夹置于该顶板与该底板之间，用以收集来自该顶板与该培养板之流体；其中，该流体由该顶板之输入孔进入该培养板表面之接收部，再经由该流道分流至每一个培养单元，最后再由该培养单元之输出孔流出至该底板；(B)于该培养单元表面上批复一细胞间质；以及(C)由该顶板之输入孔注入一流体，该流体从该接收部经由该流道流至该培养单元，再由该培养板之输出孔流出至该底板。

3. 发明专利

TWI319004B 一種製作生物相容性高分子立體支架應用於細胞佈局圖樣的方法 A METHOD OF FORMING BIOCOMPATIBLE POLYMER SCAFFOLD AND CELL PATTERNSCAFFOLD STRUCTURE 有权
简体标题：一种制作生物兼容性高分子三維支架应用于细胞布局图样的方法 A METHOD OF FORMING BIOCOMPATIBLE POLYMER SCAFFOLD AND CELL PATTERNSCAFFOLD STRUCTURE
公开(公告)号：TWI319004B
公开(公告)日：2010-01-01
申请号：TW095132339
申请日：2006-09-01
申请人：財團法人工業技術研究院
发明人：石明正 , 陳進富 , 高榮駿 , 翁育詩 , 游雅任 , 葉紹任
IPC分类号： C12N , C12M
CPC分类号： C12M25/14
摘要：本發明為一種細胞培養平台及其製備方法，其係以黃光製程在一生物相容性材料層上形成有至少一凹槽之圖案，此生物相容性材料層包括有兩種膠體材料，其一為具有多種重量比例：2－甲基丙烯酸羥乙基、丙二酚、甲基丙烯酸縮水甘油醚、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、γ－(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基矽烷、α,α－二乙氧乙醯苯之水膠組成物，其二為可曝光成型之矽膠材料組成物。 A cell culture apparatus and a method for fabricating the cell culture apparatus are disclosed, the method comprises forming at least one fillister on a biomaterial composite layer by photolithography, wherein the biomaterial composite layer contains two gel materials. One is a bio－compatible hydrogel composition having various weight ratio of:2－hydroxyethylmathacrylate (HEMA), bisphenolA and glycidyl methacrylate (bis－GMA), triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA), r－methacryloxypropyl trimethoxysilane (MAPTMS), α, α－diethoxyacetophenone (DEAP), and the other one is a photo－sensitive silica gel composition. 【創作特點】一種水膠組成物，包括50至100重量百分比之甲基丙烯酸羥乙基(HEMA)、5至30重量百分比之三乙二醇二甲基丙烯酸酯(triethylene glycol dimethacrylate,TEGDMA)、5至30重量百分比之γ－(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基矽烷(r－methacryloxypropyl trimethoxysilane,MAPTMS)、或5至15重量百分比之α,α－二乙氧乙醯苯(α,α－diethoxyacetophenone,DEAP)。
前述水膠組成物可進一步包含0至50重量百分比之丙二酚(bisphenol A)和甲基丙烯酸縮水甘油醚(glycidyl methacrylate,Bis－GMA)。
本發明的另一方面係關於一種細胞培養平台，包含：一基板；以及形成於基板上的至少一生物相容性材料層，其中生物相容性材料層係水膠組成物或感光性矽膠(silicagel)材料組成物，且具有至少一凹槽之一圖案係形成於生物相容性材料層上。
本發明亦揭露一種細胞培養平台之製備方法，包括下列步驟：(A)提供一基板；(B)形成一生物相容性水膠層，或一感光性矽膠材料組成物層；以及(C)以一黃光製程於此生物相容性材料層上形成有至少一凹槽之圖案。
本發明的細胞培養平台之製備方法可進一步包含下列步驟：(D)以一犧牲材料填補此凹槽；(E)使前述凹槽曝光並顯影清洗；(F)形成一生物相容性水膠層，或一感光性矽膠(silica gel)材料組成物層；(G)以黃光製程於此生物相容性材料層上形成有至少一凹槽之圖案；以及(H)去除此犧牲材料。
依據本發明之細胞培養平台之製備方法，可在步驟(B)與步驟(C)之間進一步包含以下步驟：(B－1)在材料組成物層上提供另一基板。再者，除了增加步驟(B－1)之外，又在步驟(A)與步驟(B)之間進一步包含以下步驟：(A－1)於該基板上提供光阻墊片。
此外，步驟(D)、(E)(F)以及(G)可以視需要重複所需次數。
由於本發明所使用之細胞培養平台的材料，不但具有良好的生物相容性，而且適用於黃光製程。因此，本發明可以類似半導體黃光製程之技術，批次大量生產具有微流道圖案之細胞培養平台。而且，具微米(μm)級結構的細胞培養平台，其精確度可以藉此輕易的控制。因此細胞培養可精確地再現。
再者，本發明所使用之細胞培養平台的材料還具有多孔性結構。因此，細胞間可以透過細胞培養平台間多孔性的水膠，傳遞訊號以彼此相互溝通。這種細胞間的接觸或訊息調控可以穩定標的細胞的生理活性，進而達到延續細胞生命及功能。
另外，本發明亦提供一種細胞培養平台，包含：一基板；形成於此基板上的一生物相容性材料層，其中此生物相容性材料層係水膠組成物或感光性矽膠材料組成物且於此生物相容性材料層上係形成有至少一凹槽之圖案。
而本發明之細胞培養平台係由水膠組合物組成，其係選擇性包括bisphenol A和glycidyl methacrylate(Bis－GMA)(黏滯性材料)、triethylene glycol dimethacrylate(TEGDMA)(交聯劑)、r－methacryloxypropyl trimethoxysilane(MAPTMS)(附著促進劑)、α,α－diethoxyacetophenone(DEAP)(光敏感劑)或其組合。
本發明水膠組成物較佳為包括：50至100重量百分比之HEMA、0至50重量百分比，較佳為5至50重量百分比之bisphenol A和glycidyl methacrylate(Bis－GMA)、5至30重量百分比之triethylene glycol dimethacrylate(TEGDMA)、5至30重量百分比之r－methacryloxypropyl trimethoxysilane(MAPTMS)及5至15重量百分比之α,α－diethoxyacetophenone(DEAP)。
本發明之方法，其中步驟(B)之黃光製程可包括有任何習知之黃光製程步驟，較佳為包括曝光和顯影。此黃光製程之曝光光源，可為任何能讓上述之生物相容性材料光固化之光源，較佳為將生物相容性材料暴露於UV光下。
本發明的方法中，其中該基板可為任一種習用的基板，較佳為以透明或半透明材料製成。該基板材料較佳為一選自由：玻璃、矽、塑膠、橡膠、陶瓷或其混合所組成的群組。
本發明的方法中，其中顯影的步驟可以任何習用的製程進行，較佳，生物相容性材料可以任何顯影劑顯影，且本發明中適用之顯影劑可為任何能溶解生物相容性材料例如HEMA之溶劑，較佳為酒精、丙酮或其混合物。本發明之方法中，形成於生物相容性材料層之凹槽可為任何圖樣，較佳者，凹槽為至少一微流道。
本發明之方法中，此該流道之寬度可介於1μm至1000μm之間，較佳為1μm至100μm之間。本發明之方法中，犧牲材料可為2－丙烯醯胺基－2－甲基丙磺酸(2－acrylamido－2－methyl－propanesulfonic acid,AMPS)、N－異丙基丙烯醯胺(N－isopropylacrylamide,NiPAAm)、或甲基丙烯酸(methacrylic acid,MAA)，較佳為AMPS。
本發明方法中，步驟(F)係以水洗之方式完成。本發明之方法中，步驟(A)可以任何習知之方式完成，較佳以旋轉塗佈完成。本發明之方法中，此生物相容性材料層曝光之部分會產生光固化反應，較佳為產生聚合反應。
本發明是利用黃光製程的製程方式，例如UV曝光，使生物相容性材料產生光固化的作用。該微結構的操作是搭配微流道的設計，即所謂細胞佈局圖樣(cell micro patterning)。該細胞培養裝置可以選用多孔性或不具多孔性的構型。該主要材料視細胞交互作用(cell interaction)或隔離(cell isolation)的功能目的而決定。
此外，本發明之方法在使用多次曝光顯影的動作後，可形成細胞培養裝置的3D的細胞支架(3D scaffolds)。並且，透過微流體的驅動，可以使不同的細胞達到不同的排列分佈，進而達到細胞佈局圖樣。當在本細胞培養裝置的細胞培養環境或是實體組織結構進行多種細胞的組合與排列控制時，就可以模擬活體組織的立體排列。
再者，由於本發明之水膠組成物以及感光性矽膠組成物的顏色透明或半透明，因此，本發明之細胞培養平台除了可偵測溶解出的生物分子外，也可以直接將培養板進行包埋，可進行組織切片。
而且，本發明之細胞培養平台可直接裝載與連接於現有顯微鏡系統下，進行即時的觀察。
简体摘要：本发明为一种细胞培养平台及其制备方法，其系以黄光制程在一生物兼容性材料层上形成有至少一凹槽之图案，此生物兼容性材料层包括有两种胶体材料，其一为具有多种重量比例：2－甲基丙烯酸羟乙基、丙二酚、甲基丙烯酸缩水甘油醚、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、γ－(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、α,α－二乙氧乙酰苯之水胶组成物，其二为可曝光成型之硅胶材料组成物。 A cell culture apparatus and a method for fabricating the cell culture apparatus are disclosed, the method comprises forming at least one fillister on a biomaterial composite layer by photolithography, wherein the biomaterial composite layer contains two gel materials. One is a bio－compatible hydrogel composition having various weight ratio of:2－hydroxyethylmathacrylate (HEMA), bisphenolA and glycidyl methacrylate (bis－GMA), triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA), r－methacryloxypropyl trimethoxysilane (MAPTMS), α, α－diethoxyacetophenone (DEAP), and the other one is a photo－sensitive silica gel composition. 【创作特点】一种水胶组成物，包括50至100重量百分比之甲基丙烯酸羟乙基(HEMA)、5至30重量百分比之三乙二醇二甲基丙烯酸酯(triethylene glycol dimethacrylate,TEGDMA)、5至30重量百分比之γ－(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(r－methacryloxypropyl trimethoxysilane,MAPTMS)、或5至15重量百分比之α,α－二乙氧乙酰苯(α,α－diethoxyacetophenone,DEAP)。前述水胶组成物可进一步包含0至50重量百分比之丙二酚(bisphenol A)和甲基丙烯酸缩水甘油醚(glycidyl methacrylate,Bis－GMA)。本发明的另一方面系关于一种细胞培养平台，包含：一基板；以及形成于基板上的至少一生物兼容性材料层，其中生物兼容性材料层系水胶组成物或感光性硅胶(silicagel)材料组成物，且具有至少一凹槽之一图案系形成于生物兼容性材料层上。本发明亦揭露一种细胞培养平台之制备方法，包括下列步骤：(A)提供一基板；(B)形成一生物兼容性水胶层，或一感光性硅胶材料组成物层；以及(C)以一黄光制程于此生物兼容性材料层上形成有至少一凹槽之图案。本发明的细胞培养平台之制备方法可进一步包含下列步骤：(D)以一牺牲材料填补此凹槽；(E)使前述凹槽曝光并显影清洗；(F)形成一生物兼容性水胶层，或一感光性硅胶(silica gel)材料组成物层；(G)以黄光制程于此生物兼容性材料层上形成有至少一凹槽之图案；以及(H)去除此牺牲材料。依据本发明之细胞培养平台之制备方法，可在步骤(B)与步骤(C)之间进一步包含以下步骤：(B－1)在材料组成物层上提供另一基板。再者，除了增加步骤(B－1)之外，又在步骤(A)与步骤(B)之间进一步包含以下步骤：(A－1)于该基板上提供光阻垫片。此外，步骤(D)、(E)(F)以及(G)可以视需要重复所需次数。由于本发明所使用之细胞培养平台的材料，不但具有良好的生物兼容性，而且适用于黄光制程。因此，本发明可以类似半导体黄光制程之技术，批次大量生产具有微流道图案之细胞培养平台。而且，具微米(μm)级结构的细胞培养平台，其精确度可以借此轻易的控制。因此细胞培养可精确地再现。再者，本发明所使用之细胞培养平台的材料还具有多孔性结构。因此，细胞间可以透过细胞培养平台间多孔性的水胶，传递信号以彼此相互沟通。这种细胞间的接触或消息调控可以稳定标的细胞的生理活性，进而达到延续细胞生命及功能。另外，本发明亦提供一种细胞培养平台，包含：一基板；形成于此基板上的一生物兼容性材料层，其中此生物兼容性材料层系水胶组成物或感光性硅胶材料组成物且于此生物兼容性材料层上系形成有至少一凹槽之图案。而本发明之细胞培养平台系由水胶组合物组成，其系选择性包括bisphenol A和glycidyl methacrylate(Bis－GMA)(黏滞性材料)、triethylene glycol dimethacrylate(TEGDMA)(交联剂)、r－methacryloxypropyl trimethoxysilane(MAPTMS)(附着促进剂)、α,α－diethoxyacetophenone(DEAP)(光敏感剂)或其组合。本发明水胶组成物较佳为包括：50至100重量百分比之HEMA、0至50重量百分比，较佳为5至50重量百分比之bisphenol A和glycidyl methacrylate(Bis－GMA)、5至30重量百分比之triethylene glycol dimethacrylate(TEGDMA)、5至30重量百分比之r－methacryloxypropyl trimethoxysilane(MAPTMS)及5至15重量百分比之α,α－diethoxyacetophenone(DEAP)。本发明之方法，其中步骤(B)之黄光制程可包括有任何习知之黄光制程步骤，较佳为包括曝光和显影。此黄光制程之曝光光源，可为任何能让上述之生物兼容性材料光固化之光源，较佳为将生物兼容性材料暴露于UV光下。本发明的方法中，其中该基板可为任一种习用的基板，较佳为以透明或半透明材料制成。该基板材料较佳为一选自由：玻璃、硅、塑胶、橡胶、陶瓷或其混合所组成的群组。本发明的方法中，其中显影的步骤可以任何习用的制程进行，较佳，生物兼容性材料可以任何显影剂显影，且本发明中适用之显影剂可为任何能溶解生物兼容性材料例如HEMA之溶剂，较佳为酒精、丙酮或其混合物。本发明之方法中，形成于生物兼容性材料层之凹槽可为任何图样，较佳者，凹槽为至少一微流道。本发明之方法中，此该流道之宽度可介于1μm至1000μm之间，较佳为1μm至100μm之间。本发明之方法中，牺牲材料可为2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸(2－acrylamido－2－methyl－propanesulfonic acid,AMPS)、N－异丙基丙烯酰胺(N－isopropylacrylamide,NiPAAm)、或甲基丙烯酸(methacrylic acid,MAA)，较佳为AMPS。本发明方法中，步骤(F)系以水洗之方式完成。本发明之方法中，步骤(A)可以任何习知之方式完成，较佳以旋转涂布完成。本发明之方法中，此生物兼容性材料层曝光之部分会产生光固化反应，较佳为产生聚合反应。本发明是利用黄光制程的制程方式，例如UV曝光，使生物兼容性材料产生光固化的作用。该微结构的操作是搭配微流道的设计，即所谓细胞布局图样(cell micro patterning)。该细胞培养设备可以选用多孔性或不具多孔性的构型。该主要材料视细胞交互作用(cell interaction)或隔离(cell isolation)的功能目的而决定。此外，本发明之方法在使用多次曝光显影的动作后，可形成细胞培养设备的3D的细胞支架(3D scaffolds)。并且，透过微流体的驱动，可以使不同的细胞达到不同的排列分布，进而达到细胞布局图样。当在本细胞培养设备的细胞培养环境或是实体组织结构进行多种细胞的组合与排列控制时，就可以仿真活体组织的三維排列。再者，由于本发明之水胶组成物以及感光性硅胶组成物的颜色透明或半透明，因此，本发明之细胞培养平台除了可侦测溶解出的生物分子外，也可以直接将培养板进行包埋，可进行组织切片。而且，本发明之细胞培养平台可直接装载与连接于现有显微镜系统下，进行实时的观察。

IPRDB

热门服务

关于我们

友情链接

联系方式