專利名稱：血管內(nèi)皮細(xì)胞彈性基底培養(yǎng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種血管內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)裝置，尤其是一種可為內(nèi)皮細(xì)胞提供可調(diào)張應(yīng)力的彈性基底培養(yǎng)腔，可實(shí)現(xiàn)正應(yīng)力，切應(yīng)力和張應(yīng)力相對(duì)獨(dú)立調(diào)節(jié)的內(nèi)皮細(xì)胞動(dòng)態(tài)培養(yǎng)。
背景技術(shù)：
血管內(nèi)皮細(xì)胞是人體最大的具有分泌功能的組織之一，參與機(jī)體正常調(diào)節(jié)。內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)變異、功能障礙，易誘發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化等一系列血管相關(guān)性疾病。然而，體外內(nèi)皮細(xì)胞可作為研究這些疾病的實(shí)驗(yàn)材料，因此，脈動(dòng)流條件下，提供更接近人體血液動(dòng)力學(xué)環(huán)境的血管內(nèi)皮細(xì)胞動(dòng)態(tài)培養(yǎng)裝置至關(guān)重要，其重要性在于提供一個(gè)接近人體生理?xiàng)l件的血流動(dòng)力學(xué)環(huán)境及多·參數(shù)、可控制的實(shí)驗(yàn)條件，為深入研究內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)變異與動(dòng)脈粥樣硬化病變之間的關(guān)系和探索動(dòng)脈粥樣硬化形成機(jī)理提供較理想的體外實(shí)驗(yàn)裝置，并可與臨床研究和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果互為補(bǔ)充，相互驗(yàn)證。目前內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)裝置難以實(shí)現(xiàn)內(nèi)皮細(xì)胞張應(yīng)力的相對(duì)獨(dú)立調(diào)節(jié)，同時(shí)難以解決內(nèi)皮細(xì)胞生長所需培養(yǎng)基底與人體血管仿真程度間的矛盾，即:彈性圓管更接近人體血管，但體外圓管環(huán)境不易于內(nèi)皮細(xì)胞種植與生長且實(shí)驗(yàn)觀察不方便，而載玻片或細(xì)胞培養(yǎng)板便于內(nèi)皮細(xì)胞種植與生長，但卻與人體血管的特性相差很大。因此，本發(fā)明所涉及的血管內(nèi)皮細(xì)胞彈性基底培養(yǎng)裝置，除了能為內(nèi)皮細(xì)胞提供正應(yīng)力和切應(yīng)力外，最重要的是還能提供張應(yīng)力，提供接近人體生理?xiàng)l件的血流動(dòng)力學(xué)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)皮細(xì)胞的動(dòng)態(tài)培養(yǎng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提供一種血管內(nèi)皮細(xì)胞彈性基底培養(yǎng)裝置，在脈動(dòng)流條件下，可為內(nèi)皮細(xì)胞生長提供適宜的溫度、PH值和CO2濃度穩(wěn)定的體外環(huán)境。其中，彈性基底培養(yǎng)腔可為內(nèi)皮細(xì)胞提供可調(diào)張應(yīng)力，可實(shí)現(xiàn)正應(yīng)力，切應(yīng)力和張應(yīng)力相對(duì)獨(dú)立調(diào)節(jié)的內(nèi)皮細(xì)胞動(dòng)態(tài)培養(yǎng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種血管內(nèi)皮細(xì)胞彈性基底培養(yǎng)裝置，包括心泵、蓄能器、主通路(3)、脈動(dòng)分流通路(4)、第一，二外周阻力器(8，9)、儲(chǔ)液槽及恒溫裝置、彈性基底培養(yǎng)腔、流體參數(shù)測(cè)控系統(tǒng)，其特點(diǎn)是:彈性基底培養(yǎng)腔內(nèi)部通過一組滾輪連接彈性基底，滾輪的驅(qū)動(dòng)軸連接步進(jìn)電機(jī)，彈性基底培養(yǎng)腔上底板上設(shè)有CO2進(jìn)出氣口和透明觀察窗，彈性基底培養(yǎng)腔的進(jìn)液口通過蓄能器連接心泵，心泵進(jìn)液口連接儲(chǔ)液槽及恒溫裝置，彈性基底培養(yǎng)腔的出液口連接儲(chǔ)液槽及恒溫裝置的回液口，彈性基底培養(yǎng)腔通過進(jìn)、出液口連至整個(gè)裝置，主通路和脈動(dòng)分流通路中分別連接有第一外周阻力器和第二外周阻力器，彈性基底培養(yǎng)腔內(nèi)設(shè)有溫控傳感器和與步進(jìn)電機(jī)連接的扭力傳感器，彈性基底培養(yǎng)腔進(jìn)、出液口上分別設(shè)有壓力傳感器和流量傳感器，且溫控傳感器、流量傳感器和壓力傳感器分別與流體參數(shù)測(cè)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集板及計(jì)算機(jī)連接，扭力傳感器與流體參數(shù)測(cè)控系統(tǒng)中的高精度步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)連接。
彈性基底培養(yǎng)腔由上下底板構(gòu)成，下底板為內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)腔，腔內(nèi)部包含由硅膠片構(gòu)成的彈性基底，彈性基底上面種植有內(nèi)皮細(xì)胞。心泵為脈動(dòng)泵。第一，二外周阻力器由節(jié)流閥構(gòu)成。儲(chǔ)液槽及恒溫裝置，儲(chǔ)液槽里存儲(chǔ)內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)所需液體培養(yǎng)液。彈性基底培養(yǎng)腔有一個(gè)長50mm、寬30mm的流場(chǎng)，植有內(nèi)皮細(xì)胞的彈性基底處在該流場(chǎng)中。本發(fā)明的有益效果:
1.血管內(nèi)皮細(xì)胞彈性基底培養(yǎng)裝置為內(nèi)皮細(xì)胞生長提供適宜的溫度、PH值和CO2濃度穩(wěn)定的體外環(huán)境；
2.彈性基底為硅膠片，解決了內(nèi)皮細(xì)胞生長所需培養(yǎng)基底與人體血管仿真程度間的矛盾。與載玻片或細(xì)胞培養(yǎng)板相比，硅膠片的特性更接近人體血管，并且承載內(nèi)皮細(xì)胞的平面硅膠片有利于內(nèi)皮形態(tài)的觀察 ；
3.彈性基底培養(yǎng)腔可為內(nèi)皮細(xì)胞提供可調(diào)張應(yīng)力，可實(shí)現(xiàn)正應(yīng)力，切應(yīng)力和張應(yīng)力相對(duì)獨(dú)立調(diào)節(jié)的內(nèi)皮細(xì)胞動(dòng)態(tài)培養(yǎng)。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2是彈性基底培養(yǎng)腔的下底板結(jié)構(gòu)示意 圖3是彈性基底培養(yǎng)腔的上底板結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。如圖1至圖3所示，本發(fā)明的血管內(nèi)皮細(xì)胞彈性基底培養(yǎng)裝置，包括心泵1、蓄能器
2、主通路3、脈動(dòng)分流通路4、彈性基底5 (硅膠片)、滾輪6、步進(jìn)電機(jī)7、外周阻力8、9、儲(chǔ)液槽及恒溫裝置10、彈性基底培養(yǎng)腔11、內(nèi)皮細(xì)胞12、進(jìn)液口 13、出液口 14、透明觀察窗15、顯微鏡16和流體參數(shù)測(cè)控系統(tǒng)。彈性基底培養(yǎng)腔11內(nèi)部通過一組滾輪6連接彈性基底5，滾輪6的驅(qū)動(dòng)軸連接步進(jìn)電機(jī)7，彈性基底培養(yǎng)腔11上底板上設(shè)有CO2進(jìn)出氣口和透明觀察窗15，彈性基底培養(yǎng)腔11的進(jìn)液口 13通過蓄能器2連接心泵1，心泵I進(jìn)液口連接儲(chǔ)液槽及恒溫裝置10，彈性基底培養(yǎng)腔11的出液口 14連接儲(chǔ)液槽及恒溫裝置10的回液口，彈性基底培養(yǎng)腔11通過進(jìn)、出液口 13，14連至整個(gè)裝置，主通路3和脈動(dòng)分流通路4中分別連接有第一外周阻力器8和第二外周阻力器9，彈性基底培養(yǎng)腔11內(nèi)設(shè)有溫控傳感器b和與步進(jìn)電機(jī)7連接的扭力傳感器C，彈性基底培養(yǎng)腔11進(jìn)、出液口 13，14上分別設(shè)有壓力傳感器a和流量傳感器d，且溫控傳感器b、流量傳感器d和壓力傳感器a分別與流體參數(shù)測(cè)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集板及計(jì)算機(jī)連接，扭力傳感器c與高精度步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)連接。心泵I模擬心臟的周期性射血功能，產(chǎn)生脈動(dòng)流，其輸出端連接蓄能器2，蓄能器2具有緩沖作用，將心泵射出的間歇脈動(dòng)流轉(zhuǎn)化為連續(xù)脈動(dòng)流，連續(xù)脈動(dòng)流流至脈動(dòng)分流通路4和主通路3兩個(gè)分支。蓄能器2采用氣液式結(jié)構(gòu)，可調(diào)節(jié)氣液比例，實(shí)現(xiàn)對(duì)血壓幅度的調(diào)節(jié)，即脈壓的調(diào)節(jié)。流體參數(shù)測(cè)控系統(tǒng)由溫控傳感器b、壓力傳感器a、流量傳感器d、高精度步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集板及電腦組成。流量傳感器d放置在彈性基底培養(yǎng)腔11流出端和儲(chǔ)液槽回路之間，用于顯示流過彈性基底培養(yǎng)腔11的瞬時(shí)流量和累計(jì)流量，可通過調(diào)節(jié)第一，二外周阻力器8，9進(jìn)行切應(yīng)力大小的調(diào)節(jié)。如 圖1，2所示，彈性基底培養(yǎng)腔11的下底板內(nèi)部包含彈性基底5 (彈性基底5由硅膠片制成)，滾輪6，步進(jìn)電機(jī)7和扭力傳感器C。其中，內(nèi)皮細(xì)胞12種植于彈性基底5上，由步進(jìn)電機(jī)7帶動(dòng)與承載內(nèi)皮細(xì)胞的彈性基底5端相連的滾輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，在滾輪6下方有一對(duì)反向轉(zhuǎn)動(dòng)滾輪，在步進(jìn)電機(jī)7的帶動(dòng)下，兩反向轉(zhuǎn)動(dòng)滾輪預(yù)壓緊后按圖2所示的轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滾輪間的摩擦力帶動(dòng)彈性基底5向下運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)彈性基底5起到拉伸作用，為內(nèi)皮細(xì)胞的生長提供張應(yīng)力，張應(yīng)力大小由扭力傳感器c測(cè)量得到。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)7轉(zhuǎn)動(dòng)反向時(shí)，彈性基底5回縮,張應(yīng)力減小。由流體參數(shù)測(cè)控系統(tǒng)和扭力傳感器C，將培養(yǎng)裝置里的溫度、正應(yīng)力、切應(yīng)力和張應(yīng)力的波形圖在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。彈性基底培養(yǎng)腔11由上下底板組成，下底板如圖2所示，彈性基底培養(yǎng)腔營造了一個(gè)長50mm、寬30mm的流場(chǎng)，植有內(nèi)皮細(xì)胞12的彈性基底5就處在該流場(chǎng)中。彈性基底5上的內(nèi)皮細(xì)胞12受到與液體流動(dòng)方向反向的切應(yīng)力，同時(shí)，液體培養(yǎng)基在彈性基底5上方流過，內(nèi)皮細(xì)胞12受到與彈性基底垂直方向上的正應(yīng)力，步進(jìn)電機(jī)7帶動(dòng)滾輪6轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)彈性基底5起到拉伸作用，使內(nèi)皮細(xì)胞受到水平方向上的張應(yīng)力。如圖3所示，彈性基底培養(yǎng)腔11的上底板上設(shè)有CO2進(jìn)出氣口和透明觀察窗15。內(nèi)皮細(xì)胞12培養(yǎng)過程中，可用顯微鏡16在透明觀察窗實(shí)時(shí)觀測(cè)內(nèi)皮細(xì)胞生長狀況。
權(quán)利要求
1.一種血管內(nèi)皮細(xì)胞彈性基底培養(yǎng)裝置，包括心泵(I)、蓄能器(2)、主通路(3)、脈動(dòng)分流通路(4)、第一，二外周阻力器(8，9)、儲(chǔ)液槽及恒溫裝置(10)、彈性基底培養(yǎng)腔(11)、流體參數(shù)測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:所述彈性基底培養(yǎng)腔(11)內(nèi)部通過一組滾輪(6)連接彈性基底(5 )，滾輪(6 )的驅(qū)動(dòng)軸連接步進(jìn)電機(jī)(7 )，彈性基底培養(yǎng)腔(11)上底板上設(shè)有CO2進(jìn)出氣口和透明觀察窗(15)，彈性基底培養(yǎng)腔(11)的進(jìn)液口(13)通過蓄能器(2)連接心泵(I)，心泵(I)進(jìn)液口連接儲(chǔ)液槽及恒溫裝置(10 )，彈性基底培養(yǎng)腔(11)的出液口( 14 )連接儲(chǔ)液槽及恒溫裝置(10)的回液口，彈性基底培養(yǎng)腔(11)通過進(jìn)、出液口( 13，14)連至整個(gè)裝置，主通路(3)和脈動(dòng)分流通路(4)中分別連接有第一外周阻力器(8)和第二外周阻力器(9)，彈性基底培養(yǎng)腔(11)內(nèi)設(shè)有溫控傳感器和與步進(jìn)電機(jī)(7)連接的扭力傳感器，彈性基底培養(yǎng)腔(11)進(jìn)、出液口(13，14)上分別設(shè)有壓力傳感器和流量傳感器，且溫控傳感器、流量傳感器和壓力傳感器分別與流體參數(shù)測(cè)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集板及計(jì)算機(jī)連接，扭力傳感器與高精度步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血管內(nèi)皮細(xì)胞彈性基底培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述彈性基底培養(yǎng)腔(11)由上下底板構(gòu)成，下底板為內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)腔，腔內(nèi)部包含由硅膠片構(gòu)成的彈性基底(5 )，彈性基底(5 )上面種植有內(nèi)皮細(xì)胞(12 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血管內(nèi)皮細(xì)胞彈性基底培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述心泵(I)為脈動(dòng)泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血管內(nèi)皮細(xì)胞彈性基底培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述第一，二外周阻力器(8，9)由節(jié)流閥構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血管內(nèi)皮細(xì)胞彈性基底培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述儲(chǔ)液槽及恒溫裝置(10)，儲(chǔ)液槽里存儲(chǔ)內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)所需液體培養(yǎng)液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血管內(nèi)皮細(xì)胞彈性基底培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述彈性基底培養(yǎng)腔(11)有一個(gè)長5 0mm、寬30mm的流場(chǎng)，植有內(nèi)皮細(xì)胞的彈性基底(5)處在該流場(chǎng)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種血管內(nèi)皮細(xì)胞彈性基底培養(yǎng)裝置，彈性基底培養(yǎng)腔內(nèi)部通過一組滾輪連接彈性基底，滾輪的驅(qū)動(dòng)軸連接步進(jìn)電機(jī)，彈性基底培養(yǎng)腔上底板上設(shè)有CO2進(jìn)出氣口和透明觀察窗，彈性基底培養(yǎng)腔的進(jìn)液口通過蓄能器連接心泵，心泵進(jìn)液口連接儲(chǔ)液槽及恒溫裝置，彈性基底培養(yǎng)腔通過進(jìn)、出液口連至整個(gè)裝置，主通路和脈動(dòng)分流通路中分別連接有第一外周阻力器和第二外周阻力器。心泵模擬心臟的間隙性射血功能，為脈動(dòng)分流通路和主通路分別提供脈動(dòng)流。在脈動(dòng)流條件下，可為內(nèi)皮細(xì)胞生長提供適宜的溫度、pH值和CO2濃度穩(wěn)定的體外環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)正應(yīng)力，切應(yīng)力和張應(yīng)力同時(shí)存在，并能相互獨(dú)立調(diào)節(jié)的內(nèi)皮細(xì)胞動(dòng)態(tài)培養(yǎng)。
文檔編號(hào)C12M3/04GK103160436SQ201310128058
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者丁皓, 蘭海蓮, 沈力行, 尚昆 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)