靜水壓力刺激裝置製造方法
2023-08-09 10:44:51
靜水壓力刺激裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種靜水壓力刺激裝置，包括靜水壓力裝置，伺服控制系統。靜水壓力裝置由上部的培養腔和下部的氣體腔組成，培養腔與氣體腔之間通過可移動的閥門隔離，培養腔上部連接有壓力傳感器；氣體腔下部連接有伺服控制系統。培養腔與氣體腔的面積比為1:N，N>1。當在氣體腔內輸入壓縮空氣時，閥門向培養腔移動。培養腔還連接有蠕動泵。本實用新型能實現循環、持續、常壓三種類型的靜水壓力刺激，並可以比較三種類型的靜水壓力刺激對保持細胞大量、穩定分化所起的作用。同時也會對骨科疾病的一些病理研究也會有一定的提示作用。
【專利說明】靜水壓力刺激裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種為使骨髓源性間充質幹細胞（Bone marrow -derived mesenchymal stem cells. BMSC)向軟骨細胞表型多量、穩定分化，而建立的靜水壓力刺激 裝直。
【背景技術】
[0002] 隨著生物醫學工程的發展，組織工程概念被引入到骨科領域的治療中。軟骨組織 工程的基本方法是將種子細胞經體外培養擴增後，接種到一種組織相容性好、並且可以降 解吸收的三維生物支架上，將細胞生物支架複合體植入軟骨缺損部位，生物材料逐漸被降 解吸收，而種植的細胞繼續增生繁殖，形成新的有功能的軟骨組織，最終形成一個與正常軟 骨在組織學及生化組成上相同的組織，從而完成軟骨缺損的修復。
[0003] 組織工程化軟骨結構形成的重要條件之一是必須獲得大量的有功能和活力的軟 骨細胞，其中自體軟骨細胞因其功能相同、無免疫排斥反應，是組織工程軟骨的種子細胞最 理想的細胞來源。但軟骨細胞在體外培養過程中擴增能力有限，且軟骨細胞取材會造成再 損傷。因此，源於自體軟骨組織的種子細胞目前難以滿足構建組織工程軟骨的需要。
[0004] BMSC是一種存在於成年動物和人骨髓支持細胞中的終身潛伏的間充質幹細胞，它 能長期保持未分化狀態，又具有向多種間充質細胞系，如：骨、軟骨、脂肪和肌肉等組織分化 的潛能。被認為是多種組織器官改建和損傷後修復反應的細胞源。
[0005] 但是骨髓中BMSC含量極少且隨年齡增長而成幾何級數下降，因此利用BMSC的自 我擴增能力，將其在體外大量擴增後再用於治療就成為一種理想的方法。軟骨損傷的完全 修復需要植入的BMSC完全分化為成熟的軟骨細胞，並且新生軟骨要與周圍軟骨組織完全 融合。軟骨細胞培養中的一個主要問題是軟骨細胞在體外傳代培養時存在凋亡、增殖效率 不高及去分化等特點。
[0006] 已有研究指出在循環靜水壓力下培養，軟骨細胞有較高的細胞增殖率，生理水平 的循環靜水壓越高，軟骨細胞表型越穩定；持續靜水壓力培養的軟骨細胞更早失去軟骨細 胞的特有表型，並且持續靜水壓力越大，表型改變越早。
【發明內容】
[0007] 本實用新型是要提供一種靜水壓力刺激裝置，為體外培養的軟骨細胞提供了循環 靜水壓力、持續靜水壓力和常壓三種類型的靜水壓力刺激，並比較三種類型的靜水壓力對 於維持軟骨細胞連續培養過程中表型穩定所起的作用。
[0008] 為實現上述目的，本實用新型的技術方案是：一種靜水壓力刺激裝置，包括靜水壓 力裝置，伺服控制系統，其特點是：靜水壓力裝置由上部的培養腔和下部的氣體腔組成，培 養腔與氣體腔之間通過可移動的閥門隔離，培養腔上部連接有壓力傳感器；氣體腔下部連 接有伺服控制系統。
[0009] 培養腔與氣體腔的面積比為1:N，N>1。氣體腔通入壓縮空氣時，閥門向培養腔移 動。培養腔連接有蠕動泵。
[0010] 本實用新型的有益效果：
[0011] 本實用新型裝置可實現：
[0012] 1.通過伺服控制系統可對培養腔內細胞施加循環靜水壓力；
[0013] 2.通過伺服控制系統可對培養腔內細胞施加持續靜水壓力；
[0014] 3.比較不同類型的靜水壓力刺激對維持細胞傳代培養時細胞表型的不同影響；
[0015] 4.可誘導BMSC向骨、軟骨、脂肪、肌肉等組織定向分化。
[0016] 因此，本實用新型能實現循環、持續、常壓三種類型的靜水壓力刺激，並可以比較 三種類型的靜水壓力刺激對維持細胞大量、穩定分化所起的作用。同時也會對骨科疾病的 一些病理研究也會有一定的提示作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1是本實用新型的結構框圖；
[0018] 圖2是本實用新型的結構剖視圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0020] 如圖1、2所示，本實用新型的靜水壓力刺激裝置，包括靜水壓力裝置1，伺服控制 系統7等。
[0021] 靜水壓力裝置1分為上下兩部分，分別為培養腔2和氣體腔3,培養腔2和氣體腔 3的面積比為1:N(N大於1)，培養腔2和氣體腔3之間由一個可移動的閥門4隔離。當 壓縮空氣進入氣體腔時，就會推動閥門4向培養腔2移動，培養液受到壓迫。培養腔內產生 了大小為氣體腔3內壓力N倍的靜水壓力。
[0022] 培養腔2上部有開孔，連接有壓力傳感器6,用於監測培養腔2內壓力。
[0023] 氣體腔3下方連接有伺服電機控制系統7,控制壓縮空氣的輸入量，並且配置有壓 力傳感器，供數據採集系統進行數據採集，並顯示與數據分析。
[0024] 伺服電機控制系統7可控制壓縮氣體的輸入量。當要在培養腔2內產生循環靜水 壓力時，就通過伺服電機控制系統7在氣體腔3內產生呈正弦波或方波的氣體量，該氣體量 變化規律也可通過壓力傳感器觀察到；同樣的，當要在培養腔2內產生持續靜水壓力時，就 通過伺服電機控制系統7在氣體腔3內產生穩定的氣體量；常壓即指對培養腔2內細胞不 施加任何靜水壓力，作為對照組用。因而，可以在培養腔2中產生在循環、持續、常壓三種類 型的靜水壓力。
[0025] 蠕動泵5連接著靜水壓力裝置1中的培養腔2,在不施加靜水壓力刺激時，為培養 腔2補充培養液。
【權利要求】
1. 一種靜水壓力刺激裝置，包括靜水壓力裝置（1)，伺服控制系統（7)，其特徵在於：所 述靜水壓力裝置（1)由上部的培養腔（2)和下部的氣體腔（3)組成，培養腔（2)與氣體腔 (3)之間通過可移動的閥門（4)隔離；培養腔（2)上部連接有壓力傳感器（6)，氣體腔（3)下 部連接有伺服控制系統（7)。
2. 根據權利要求1所述的靜水壓力刺激裝置，其特徵在於：所述培養腔（2)與氣體腔 (3)的面積比為1:N，N>1。
3. 根據權利要求1所述的靜水壓力刺激裝置，其特徵在於：所述氣體腔（3)通入壓縮 空氣時，閥門（4)向培養腔（2)移動。
4. 根據權利要求1所述的靜水壓力刺激裝置，其特徵在於：所述培養腔（2)連接有蠕 動泵（5)。
【文檔編號】C12M1/04GK203904359SQ201420281881
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】丁皓, 雷亞楠, 蘭海蓮 申請人:上海理工大學