一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置的製作方法

2023-04-25 22:38:41

專利名稱：一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置，屬於細胞工程和組織工程技術領域。
背景技術：
在組織工程中，細胞、組織的體外功能化培養已成為組織工程的核心，也是形成組織工程產業的必要技術基礎。而提供與細胞體內生存條件相似的體外生長環境，對於細胞、 組織的三維培養及其功能化至關重要。其中，機械力、電場等物理影響因子在其中起著不可忽視的作用。力學環境對器官、組織、細胞甚至亞細胞等各個層次的生命活動都有重要的影響。 細胞間隙液流體剪切力有助於骨細胞感知細胞周圍機械環境變化，在機械力信號傳導中發揮重要的作用，從而影響骨細胞活化、骨細胞礦物動態平衡和礦化等。流動剪切力可調節成骨細胞的增殖、分化、礦化，這種調節表現出對流動剪切力大小的依賴性。低剪切力可激活血管平滑肌細胞的C-fos和C-myc基因，調節其轉錄，從而調節剪切力-血管平滑肌細胞的信號轉導通路，進而影響血管平滑肌細胞的增殖和凋亡。在剪切力作用下內皮細胞的面積和長軸長度逐漸增加，長軸沿流向排列；剪切力能激活內皮細胞整合素、鉀離子、鈣離子通道等，將機械信號轉化為生化信號，從而促進內皮細胞黏附及分泌等；剪切力還能夠誘導人內皮細胞凋亡抑制蛋白的表達，從而抑制內皮細胞凋亡，發揮抗動脈粥樣硬化作用。內源性生理性電場廣泛存在於活體組織器官，對細胞行為具有明顯的影響。有研究發現脈衝電場可影響不同種群和同種群不同部位來源的內皮細胞。電刺激可以引起內皮細胞的增殖、趨陰遷徙，同時伴隨細胞分泌物釋放的增加，從而調節血管張力和血管平滑肌細胞的生長，介導血管收縮和舒張。電場可促進體外培養的成骨細胞增殖和骨生長因子如骨形成蛋白、β轉化生長因子、胰島素樣生長因子II的形成。在對骨骼肌的電刺激研究時發現，頻率為IOHz的電刺激可使骨骼肌中血管內皮生長因子mRNA及蛋白表達增力π。在心肌細胞培養過程中，加載脈衝直流電場，發現肌原纖維α -肌動蛋白、間隙連接蛋白43、α -肌球蛋白重鏈及肌球蛋白重鏈呈高水平表達，心肌細胞形態變為狹長且平行於電場方向排列，可見閏盤，相鄰心肌細胞間建立縫隙連接，呈電-機械偶聯。無電場作用時，心肌細胞上述特徵標記表達很低。由以上可知，力刺激或電場刺激的分別加載，能夠對細胞的生長產生重要影響。單一的力刺激和單一的電場刺激對於維持細胞正常功能、促進細胞分化及分泌等的作用已經被廣泛研究。目前已經有研究者開始考慮將這兩種因素綜合應用在組織、細胞的培養中。 國內至今也還未發現可同時對細胞加載剪切力和電刺激的培養裝置。在我們的先期研究中，剪切力加載裝置中採用了針電極-板電極及板電極-板電極體系，能提供剪切力刺激和電刺激聯合加載，但剪切力方向與電刺激方向均為垂直加載方式。本發明提供一種能同時加載剪切力刺激和電刺激的細胞培養裝置，且剪切力與電刺激為平行方向的加載方式。本發明中的金屬電極寬度為細胞培養基底寬度的2-3倍，在加載電刺激時，易於在細胞培養器的平行板流動腔內形成均勻的電場，保證細胞所受到的電刺激為均勻電場。 在已有報導中的單一電刺激加載培養裝置中隨著時間推移會在電極周圍造成有害電解產物的累積，隨著培養基的流動對細胞活力產生負面影響，本發明在培養細胞的平行板流動腔兩側設置了充滿培養液的儲液槽，將金屬電極放置在槽體的兩側，增大了電極與培養的細胞之間的距離，可以有效地緩解電解質對細胞活力的影響，改善細胞培養環境。

發明內容
體外環境與體內環境相差甚遠，模擬體內細胞的生長環境，促進細胞的生長和分化，對推動細胞和組織工程快速發展有深遠的影響，本發明提供了一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置。本發明為解決現有方法不能模擬體內細胞處於剪切力、電刺激同時存在的物理微環境的技術問題，提出一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置，採用剪切力刺激與電刺激聯合加載，將細胞置於剪切力刺激與電刺激平行加載下，模擬體內細胞生存環境，促進細胞的生長及分化，構建出具有特定功能的細胞或組織。本發明為一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置，包括動物細胞培養箱、信號發生器、蠕動泵及設置在動物細胞培養箱內部的上遊儲液瓶、下遊儲液瓶、三通、空氣濾器和細胞培養器。 動物細胞培養箱兩側分別設有一個與外界相通的孔道，信號發生器的電極線與蠕動泵的矽膠管分別通過孔道與細胞培養器相連。培養箱提供細胞生長所需的二氧化碳、溫度和溼度環境。蠕動泵、上遊儲液瓶、下遊儲液瓶、三通和空氣濾器共同構成培養液灌流系統，用於為細胞培養器內的細胞生長提供循環的細胞培養液和剪切力刺激；信號發生器通過電極線與細胞培養器的金屬電極相連，為細胞培養器內的細胞生長提供均勻的電刺激。培養液灌流系統各部分具體連接為上遊儲液瓶與下遊儲液瓶之間通過三條矽膠管連接，第一條矽膠管上連接有蠕動泵，矽膠管兩端分別連接在下遊儲液瓶的底部位置和上遊儲液瓶的頂部位置，下遊儲液瓶中的細胞培養液在蠕動泵的作用下被輸送到上遊儲液瓶；第二條矽膠管的兩端分別連接在下遊儲液瓶上靠近頂部的位置和上遊儲液瓶上靠近頂部的位置，以連通兩個儲液瓶中細胞培養液上方的氣體環境，同時第二條矽膠管通過三通連接空氣濾器，使得上遊儲液瓶、下遊儲液瓶中細胞培養液上方氣體環境與動物細胞培養箱中氣體環境相通，有利於維持細胞所需的溫度、溼度和pH值，而空氣濾器可以防止細菌進入，保證細胞生長的無菌環境；第三條矽膠管的一端連接在下遊儲液瓶的頂部位置，另一端連接在上遊儲液瓶上的位置低於第二條矽膠管連接端，當上遊儲液瓶內細胞培養液的水平面到達第三條矽膠管的位置時，細胞培養液回流到下遊儲液瓶中。上遊儲液瓶底部通過矽膠管與細胞培養器的流體入口連通；下遊儲液瓶頂部通過矽膠管與細胞培養器的流體出口連通，形成一個細胞培養液循環系統。細胞培養器由槽體、平板、矽膠墊片、細胞培養基底、蓋子以及螺栓組成的整體式結構；槽體上的蓋子，通過螺栓固定在槽體上；蓋子上固定有金屬電極及流體入、出口。兩個金屬電極分別固定在槽體蓋子兩側，通過電極線與信號發生器連接，為培養細胞提供均勻電刺激。流體入口及流體出口通過矽膠導管與儲液瓶相連。槽體從功能上分為兩個儲液槽和一個平行板流動腔底座，平行板流動腔底座位於兩個儲液槽之間，通過儲液槽側面靠近底部的開口與兩個儲液槽相通，當蠕動泵工作時，細胞培養液從儲液瓶流進細胞培養器的儲液槽，由儲液槽的底部開口處流入平行板流動腔，再流入另一儲液槽，待儲液槽充滿培養液後，細胞培養液處於循環狀態，為培養細胞提供剪切力刺激。平行板流動腔由平板、矽膠墊片、細胞培養基底及螺栓組成；細胞培養基底放置在兩儲液槽之間的底座上，在基底上放置兩個矽膠墊片，矽膠墊片兩端分別與對應的儲液槽底部開口緊密接觸；平板放置在矽膠墊片上，平板上設有螺孔，通過螺栓將平板固定在底座上。平板及細胞培養基底之間為細胞提供生長空間，細胞接受剪切力和電聯合刺激。剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置中細胞培養器的槽體、蓋子、 平板以及流體入口、流體出口的材質為有機玻璃、聚碳酸酯。儲液瓶的材質為玻璃、塑料、聚碳酸酯；儲液瓶的容量在0. 5L-2. OL之間。細胞培養基底材料為透明的玻璃片或矽膠膜，或在玻璃片及矽膠膜上鋪被小牛血清、多聚賴氨酸、明膠或膠原。剪切力刺激為定常流或者脈動流的流體剪切應力。電刺激為恆電壓、脈衝電壓或者微直流電。打開蠕動泵和信號發生器，同時對細胞加載剪切力刺激和均勻的電場刺激，為細胞提供剪切力-均勻電場聯合刺激的生長環境。剪切力和電聯合刺激為平行方向加載方式，剪切力方向與電刺激方向相同或相反。整個細胞培養裝置，包括循環培養液灌流系統和細胞培養器安裝、拆卸方便，可消毒。消毒條件為U6°C、3個大氣壓，時間20分鐘。本發明與現有技術相比具有如下優點(1)本發明提供的流動剪切力刺激與電學刺激聯合加載方式更接近於細胞生長、 發育的體內環境，力電聯合作用可改善細胞生長條件，從而促進細胞生長、提高細胞活性；(2)本發明保證了金屬電極寬度大於平行板細胞培養腔的寬度，確保細胞所受到的是均勻電場；(3)本發明增大電極與平行板細胞培養腔之間的距離，防止培養液在電場作用下產生的電解質對細胞生長產生負面影響，保證細胞的生長活性；(4)本發明提供剪切力與電刺激方向平行的加載方式，用來研究力電刺激對細胞影響的協同性，同時也可用來研究力電刺激下，對細胞遷移的影響等；(5)本發明既可用於細胞、組織培養，也可用於細胞、組織生長研究，並且對細胞體外擴增、細胞/支架複合物的體外構建及功能化有積極的意義；(6)本發明的細胞培養腔選用透明的有機玻璃、聚碳酸酯及玻璃材料，便於在培養過程中實時觀察，且生物相容性好、操作簡單，穩定性好，具有較大的應用前景。


圖1為剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置結構示意圖；圖2為細胞培養器剖面示意圖；圖3為細胞培養器整體圖；圖4為細胞培養器平板流動腔示意圖1 ；圖5為細胞培養器平板流動腔示意圖2。
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圖中I-動物細胞培養箱5-三通701-槽體
基底705-底部開口709-螺栓
2-蠕動泵3-上遊儲液瓶
6-空氣濾器 7-細胞培養器 702-平板703-矽膠墊片
706-蓋子707-流體出、入口 708-金屬電極
7011-儲液槽 7012-底座
4-下遊儲液瓶 8-信號發生器 704-細胞培養
具體實施例方式下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。如圖1所示的，本發明是一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置， 包括動物細胞培養箱1、蠕動泵2、上遊儲液瓶3、下遊儲液瓶4、三通5、空氣濾器6、細胞培養器7和信號發生器8。其中，蠕動泵2、上遊儲液瓶3、下遊儲液瓶4、三通5、空氣濾器6通過若干矽膠管連接，共同構成培養液灌流系統，用於為細胞加載剪切力，提供細胞生長所需營養。本發明的培養液灌流系統和細胞培養器7都置於動物細胞培養箱1中，以保持適於細胞生長的溫度、溼度和PH值。培養液灌流系統各部分間連接，如圖1所示，上遊儲液瓶3 和下遊儲液瓶4之間通過三條矽膠管相連，第一條矽膠管連接有蠕動泵2，用於將下遊儲液瓶4中的細胞培養液送到上遊儲液瓶3，該矽膠管的兩端分別連接在下遊儲液瓶4底部位置與上遊儲液瓶3的頂部位置。第二條矽膠管用於連通兩個儲液瓶中的氣體環境，該矽膠管的兩端分別連接在下遊儲液瓶4上靠近頂部的位置與上遊儲液瓶3上靠近頂部的位置，同時這條矽膠管通過三通5連接空氣濾器6，使下遊儲液瓶4和上遊儲液瓶3的氣體環境與動物細胞培養箱1中氣體環境相通，防止細菌進入。第三條矽膠管用於使上遊儲液瓶3中的細胞培養液回流到下遊儲液瓶4，該矽膠管的兩端分別連接在下遊儲液瓶4的頂部，與上遊儲液瓶3底部與第二條矽膠管連接端之間位置。如圖1所示，細胞培養液裝入下遊儲液瓶4中，蠕動泵2將下遊儲液瓶4中的細胞培養液輸送到上遊儲液瓶3，在上遊儲液瓶3中細胞培養液的水平面到達與下遊儲液瓶4所連接的第三條矽膠管的位置時，細胞培養液回流到下遊儲液瓶4中。上遊儲液瓶3和下遊儲液瓶4的材質可為玻璃、塑料或聚碳酸酯。如圖1所示的動物細胞培養箱1用於提供細胞生長所需的溫度、溼度和二氧化碳環境，動物細胞培養箱1兩側分別有一個與外界相通的孔道，用於通過信號發生器8的電極線和通過蠕動泵2的矽膠管。動物細胞培養箱1兩側的孔道與電極線、電源線連接處是密封的。如圖1所示的信號發生器8的正極和負極通過電極線與細胞培養器7上的金屬電極708相連接，為細胞培養器內細胞提供電刺激。細胞培養器7置於培養箱1內，如圖2所示，細胞培養器7是由槽體701、平板702、 矽膠墊片703、細胞培養基底704、蓋子706以及螺栓709組成的整體式結構；槽體701上設有蓋子706，通過螺栓709固定在槽體701上，起到密閉、隔菌的作用。蓋子706上固定有金屬電極708，通過電極線與信號發生器8連接，為培養細胞提供均勻電刺激。流體入口及流體出口 707分別固定在槽體701的兩個蓋子706上，通過矽膠管與儲液瓶3、4相連。槽體701從功能上分為兩個儲液槽7011和一個平行板流動腔底座7012，平行板流動腔位於兩個儲液槽7011之間，通過儲液槽7011側面靠近底部的開口 705與兩個儲液槽7011相通，當蠕動泵2工作時，細胞培養液從儲液瓶3流進細胞培養器7的儲液槽7011，由儲液槽7011 的底部開口 705處流入平行板流動腔，再流入另一儲液槽7011，待槽體701均充滿培養液後，細胞培養液處於循環狀態，為培養細胞提供剪切力刺激。平行板流動腔由平板702、矽膠墊片703、細胞培養基底704及螺栓709組成；細胞培養基底704放置在兩個儲液槽7011的底座7012上，在基底704上放置兩個矽膠墊片 703，矽膠墊片703兩端分別與對應的兩個儲液槽7011的底部開口 705緊密接觸；平板702 放置在矽膠墊片703上，平板702上設有螺孔，通過螺栓709將平板702固定在底座7012 上。平板702及細胞培養基底704之間為細胞生長空間，為細胞提供剪切力和電聯合刺激。剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置中細胞培養器7的槽體701、蓋子706、平板702以及流體入口、流體出口 707的材質為有機玻璃、聚碳酸酯。儲液瓶3、4的材質為玻璃、塑料、聚碳酸酯；儲液瓶3、4的容量在0. 5L-2. OL之間。細胞培養基底704所以材料為透明玻璃片或矽膠膜，或在玻璃片及矽膠膜上鋪被小牛血清、多聚賴氨酸、明膠或膠原，以便於觀察細胞。剪切力刺激為定常流或者脈動流的流體剪切應力。電刺激為恆電壓、脈衝電壓或者微直流電。打開蠕動泵2和信號發生器8，同時對細胞加載剪切力刺激和均勻的電場刺激，為細胞提供剪切力-均勻電場聯合刺激的生長環境。剪切力和電聯合刺激為平行方向加載方式，剪切力方向與電刺激方向相同或相反。下面提供了應用本發明裝置的實施例進一步說明本發明，但本發明不僅限於以下實施例。實施例1 在無菌條件下把1-3天齡SD大鼠乳鼠的心肌細胞按lX105/cm2密度接種在在鋪有膠原的玻璃片704上，預培養3天後，將接種有心肌細胞的玻璃片704放置在細胞培養器 7中兩個儲液槽7011之間的底座7012上，在玻璃片704上放置兩個矽膠墊片703，矽膠墊片703兩端分別與對應的儲液槽底部開口 705緊密接觸；平板702放置在矽膠墊片703上， 平板702上設有螺孔，通過螺栓709將平板702固定在底座7012上。將細胞培養腔7的槽體蓋子706通過螺栓709固定在槽體701上。上遊儲液瓶3、 下遊儲液瓶4通過三根矽膠管相連，如圖1所示。再將上遊儲液瓶3、4通過矽膠管與細胞培養器7中流體出、入口 707相連。在上遊儲液瓶3中加入細胞培養液，細胞培養液從儲液瓶3流進細胞培養器7的儲液槽7011，由儲液槽的底部開口 705處流入平行板流動腔，再流入另一儲液槽7011，待兩個儲液槽7011均充滿培養液後，細胞培養液經由蠕動泵2處於循環狀態，為培養的心肌細胞提供連續的剪切力刺激。通過電極線連接槽體蓋子706上的金屬電極708與信號發生器8，為培養的心肌細胞提供均勻電刺激。將連接好的裝置放入動物細胞培養箱1中，以保證細胞生長對溫度、溼度及二氧化碳的要求。打開調節好的蠕動泵2和信號發生器8的電源，使得剪切力刺激和均勻電場刺激聯合作用於心肌細胞，剪切力刺激與均勻電刺激的方向可以相同或相反。施加的剪切力刺激為lOdyn/cm2，信號發生器提供脈衝電壓，幅值為IOOmV,頻率為1Hz，脈衝寬度為10ms，聯合刺激時間為12h。實施例2 在無菌條件下把人臍靜脈內皮細胞按1 X 105/cm2密度接種在玻璃片704上，預培養12小時後，將接種有人臍靜脈內皮細胞的玻璃片704放置在細胞培養器7中兩個儲液槽 7011之間的底座7012上，在玻璃片704上放置兩個矽膠墊片703，矽膠墊片703兩端分別與對應的儲液槽底部開口 705緊密接觸；平板702放置在矽膠墊片703上，平板702上設有螺孔，通過螺栓709將平板702固定在底座7012上。將細胞培養腔7的槽體蓋子706通過螺栓709固定在槽體701上。上遊儲液瓶3、 下遊儲液瓶4通過三根矽膠管如圖1所示相連。再將上遊儲液瓶3、4通過矽膠管與細胞培養器7中流體出、入口 707相連。在上遊儲液瓶3中加入細胞培養液，細胞培養液從儲液瓶 3流進細胞培養器7的儲液槽7011，由儲液槽的底部開口 705處流入平行板流動腔，再流入另一儲液槽7011，待兩個儲液槽7011均充滿培養液後，細胞培養液經由蠕動泵2處於循環狀態，為培養的人臍靜脈內皮細胞提供連續的剪切力刺激。通過電極線連接槽體蓋子706 上的金屬電極708與信號發生器8，為培養的人臍靜脈內皮細胞提供均勻電刺激。將連接好的裝置放入動物細胞培養箱1中，以保證細胞生長對溫度、溼度及二氧化碳的要求。打開調節好的蠕動泵2和信號發生器8的電源，使得剪切力刺激和均勻電場刺激聯合作用於人臍靜脈內皮細胞，剪切力刺激與均勻電刺激的方向可以相同或相反。施加的剪切力刺激為15dyn/Cm2，信號發生器提供700mV恆電壓，聯合刺激時間為 6h。實施例3 在無菌條件下把成骨細胞按1 X 105/cm2密度接種在矽膠膜704上，預培養M小時後，將接種有成骨細胞的矽膠膜704放置在細胞培養器7中兩個儲液槽7011之間的底座 7012上，在矽膠膜704上放置兩個矽膠墊片703，矽膠墊片703兩端分別與對應的儲液槽底部開口 705緊密接觸；平板702放置在矽膠墊片703上，平板702上設有螺孔，通過螺栓709 將平板702固定在底座7012上。將細胞培養腔7的槽體蓋子706通過螺栓709固定在槽體701上。上遊儲液瓶3、 下遊儲液瓶4通過三根矽膠管如圖1所示相連。再將上遊儲液瓶3、4通過矽膠管與細胞培養器7中流體出、入口 707相連。在上遊儲液瓶3中加入細胞培養液，細胞培養液從儲液瓶 3流進細胞培養器7的儲液槽7011，由儲液槽的底部開口 705處流入平行板流動腔，再流入另一儲液槽7011，待兩個儲液槽7011均充滿培養液後，細胞培養液經由蠕動泵2處於循環狀態，為培養的成骨細胞提供連續的剪切力刺激。通過電極線連接槽體蓋子706上的金屬電極708與信號發生器8，為培養的成骨細胞提供均勻電刺激。將連接好的裝置放入動物細胞培養箱1中，以保證細胞生長對溫度、溼度及二氧化碳的要求。打開調節好的蠕動泵2和信號發生器8的電源，使得剪切力刺激和均勻電場刺激聯合作用於成骨細胞，剪切力刺激與均勻電刺激的方向可以相同或相反。施加的剪切力刺激為13dyn/Cm2，信號發生器提供150mV恆電壓，聯合刺激時間為 24h。上述流動剪切力刺激、電刺激參數的設置，材料的改變是根據所培養的細胞特點不同進行選擇的。
權利要求
1.一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置，其特徵在於裝置包括動物細胞培養箱(1)、蠕動泵O)、上遊儲液瓶(3)、下遊儲液瓶、通(5)、空氣濾器(6)、細胞培養器(7)和信號發生器(8)。蠕動泵( 和信號發生器(8)設置在動物細胞培養箱(1) 外部，其餘設置在動物細胞培養箱(1)內部；所述的蠕動泵O)、上遊儲液瓶(3)、下遊儲液瓶、三通(5)和空氣濾器(6)共同構成培養液灌流系統，用於為細胞培養器(7)內的細胞生長提供循環的細胞培養液及剪切力刺激；所述的信號發生器(8)與細胞培養器(7)的金屬電極相連，為細胞培養器(7)內的細胞生長提供均勻的電刺激；所述循環培養液灌流系統各部分具體連接為上遊儲液瓶( 與下遊儲液瓶(4)之間通過三條矽膠管連接，第一條矽膠管上連接有蠕動泵O)，矽膠管兩端分別連接在下遊儲液瓶(4)的底部位置和上遊儲液瓶(3)的頂部位置，下遊儲液瓶(4)中的細胞培養液在蠕動泵的作用下被輸送到上遊儲液瓶(3)；第二條矽膠管的兩端分別連接在下遊儲液瓶(4)上靠近頂部的位置和上遊儲液瓶C3)上靠近頂部的位置，以連通兩個儲液瓶中細胞培養液上方的氣體環境，同時第二條矽膠管通過三通( 連接空氣濾器(6)，使得上遊儲液瓶(3)、下遊儲液瓶中細胞培養液上方氣體環境與動物細胞培養箱(1)中氣體環境相通；第三條矽膠管的一端連接在下遊儲液瓶的頂部位置，另一端連接在上遊儲液瓶C3)上的位置低於第二條矽膠管連接端，當上遊儲液瓶(3)內細胞培養液的水平面到達第三條矽膠管的位置時，細胞培養液回流到下遊儲液瓶(4)中；上遊儲液瓶C3)底部通過矽膠管與細胞培養器(7)的流體入口連通；下遊儲液瓶(4)頂部通過矽膠管與細胞培養器(7)的流體出口連通，形成一個細胞培養液循環系統。
2.根據權利要求1所述的一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置，其特徵在於所述的細胞培養器置於培養箱內，細胞培養器是整體式結構，由槽體、平板、矽膠墊片、細胞培養基底、蓋子以及螺栓組成；槽體從功能上分為兩個儲液槽和一個平行板流動腔底座，平行板流動腔位於兩個儲液槽之間，通過儲液槽側面靠近底部的開口與兩個儲液槽相通。
3.根據權利要求1所述的一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置，其特徵在於所述的槽體上設有蓋子，通過螺栓固定在槽體上；蓋子上固定有流體入口或流體出口，通過矽膠導管與儲液瓶(3)、(4)相連；兩個金屬電極分別固定在槽體蓋子兩側，通過電極線與信號發生器(8)連接。
4.根據權利要求1所述的一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置， 其特徵在於所述的平行板流動腔由槽體底座、平板、矽膠墊片、細胞培養基底及螺栓組成； 細胞培養基底放置在槽體底座上，在基底上放置矽膠墊片，矽膠墊片兩端分別與對應的儲液槽底部開口緊密接觸；平板上設有螺孔，通過螺栓將平板固定在槽體的底座上。
5.根據權利要求1所述的一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置，其特徵在於所述細胞培養器(7)的槽體、蓋子、平板以及流體入口、流體出口的材質為有機玻璃、聚碳酸酯。
6.根據權利要求1所述的一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置，其特徵在於所述的細胞培養基底所用材料為透明的玻璃片或矽膠膜，或在玻璃片及矽膠膜上鋪被小牛血清、多聚賴氨酸、明膠或膠原。
7.根據權利要求1所述的一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置，其特徵在於儲液瓶的材質為玻璃、塑料、聚碳酸酯；儲液瓶的容量在0. 5L-2. OL之間。
8.根據權利要求1所述的一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置，其特徵在於所述的剪切力為定常流或者脈動流的流體剪切應力。
9.根據權利要求1所述的一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置，其特徵在於所述的電刺激為恆電壓、脈衝電壓或者微直流電。
10.根據權利要求1所述的一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置，其特徵在於所述的剪切力和電刺激平行方向聯合加載，剪切力方向與電刺激方向相同或相反。
全文摘要
本發明公開了一種剪切力-電刺激平行方向聯合加載的細胞培養裝置，包括細胞培養器、蠕動泵、信號發生器、上遊儲液瓶和下遊儲液瓶；細胞培養器由槽體、平板、矽膠墊片、細胞培養基底、蓋子以及螺栓組成；蠕動泵、上遊儲液瓶與下遊儲液瓶等部件通過矽膠管連接，構成培養液灌流系統，循環細胞培養液通過細胞培養器，為細胞加載流動剪切力刺激；信號發生器與細胞培養器槽體蓋子上的金屬電極連接，對細胞加載平行於剪切力方向的均勻電刺激。本發明彌補了現有方法不能模擬體內細胞處於剪切力、電刺激同時存在的物理微環境的不足，建立了剪切力刺激和電刺激平行方向聯合加載下的細胞培養環境，將開拓相關組織工程反應器的發展。
文檔編號C12M3/00GK102559492SQ20111041886
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者劉成國, 宋彥輝, 李萍, 樊瑜波, 王夢航, 賈璐 申請人:北京航空航天大學