CN210030739U

CN210030739U - 基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置

Info

Publication number: CN210030739U
Application number: CN201920833355.7U
Authority: CN
Inventors: 崔昊文; 陈娅婷
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2029-06-04

Abstract

一种基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置，主要解决现有技术中的细胞培育装置使用成本高、操作难度大的问题。其包括培养板、培养盖和底座，所述培养板可拆卸地固定在底座上方，培养板与底座之间形成一个密闭空间，所述培养盖放置在培养板上方，所述培养板上设有数个培养孔，培养孔底部设有复合弹性基底膜，底座外部固定连接有抽气泵和进气泵，所述抽气泵和进气泵分别连通密闭空间，所述抽气泵和进气泵分别电连接有控制器。其优点为：结构简单小巧，且制作成本低廉，用户可根据需要选择具有不同刚度基底膜的培养板，且培养板与底座为可拆卸结构，便于清洗和循环利用，通过抽气泵、进气泵和电控气阀的配合实现对细胞的拉伸/压缩功能。

Description

基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置

技术领域

本实用新型涉及一种细胞培育装置，具体涉及一种基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置。

背景技术

细胞牵张力是基底膜或者细胞外基质与黏附细胞相互作用的力。细胞与细胞外基质的这种力学相互作用，对于细胞的增殖、分化、迁移以及凋亡等都起着重要的调控作用。在细胞研究领域中，牵张力的施加方法主要是：硅胶薄膜拉伸和原子力显微镜技术。这两种技术都存在着明显的缺点：首先，二者成本都非常高，操作难度大，其次，使用它们给细胞施加力的时候，不能同时给予细胞其他刺激（如药物、缺氧刺激等），导致它们的使用范围被明显限制。其中，硅胶薄膜拉伸法只能对细胞进行拉伸作用，没有压缩或其他应力刺激形式，而原子力显微镜只能对单个细胞进行压力刺激，而检测压力刺激后细胞内部蛋白、核酸的变化至少需要5^105的细胞量，是原子力显微镜难以完成的，此外，这几种施加力刺激的方式均是细胞培养在普通细胞培养板中，培养板本身的硬度对细胞也存在力学刺激，不同硬度的培养板对细胞的应力刺激也不同，上述几种力学刺激装置未考虑该因素影响。另外，人体具有承受压力刺激的细胞有很多一部分处于营养缺乏的组织部位，例如关节内软骨细胞，椎间盘的髓核细胞，这部分细胞长期处于缺氧状态，普通的培养板并不能对其进行测试。

实用新型内容

为了克服背景技术的不足，本实用新型提供一种基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置，解决现有技术中的细胞培育装置使用成本高、操作难度大的问题。

本实用新型所采用的技术方案：一种基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置，包括培养板、培养盖和底座，所述培养板可拆卸地固定在底座上方，培养板与底座之间形成一个密闭空间，所述培养盖放置在培养板上方，所述培养板上设有数个培养孔，培养孔底部设有复合弹性基底膜，底座外部固定连接有抽气泵和进气泵，所述抽气泵和进气泵分别连通密闭空间，所述抽气泵和进气泵分别电连接有控制器。

所述复合弹性基底膜由PA凝胶层、PVC弹性膜和橡胶密封膜依次复合组成。

所述抽气泵和进气泵通过软管与密闭空间相连通，所述软管上设有电控气阀，所述电控气阀电连接控制器。

所述培育装置还包括可拆卸密封盒，所述培养板、培养盖和底座放置在可拆卸密封盒内。

所述可拆卸密封盒包括盒体和盒盖，所述盒盖盖合在盒体上方，盒盖与盒体的连接处设有第一密封圈，所述密封圈固定连接在盒盖内，盒体一侧设有U形缺口，U形缺内设有第二密封圈。

所述培养板卡扣连接在底座上。

本实用新型的有益效果：结构简单小巧，且制作成本低廉，用户可根据需要选择具有不同刚度基底膜的培养板，且培养板与底座为可拆卸结构，便于清洗和循环利用，通过抽气泵、进气泵和电控气阀的配合实现对细胞的拉伸/压缩功能。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例一种基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置的结构示意图二；

图3为本实用新型实施例一种基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置进气后的结构示意图；

图4为本实用新型实施例一种基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置抽气后的结构示意图；

图5为本实用新型实施例一种基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置的复合弹性基底膜结构示意图；

图6为本实用新型实施例一种基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置的第二密封圈结构示意图；

图7为本实用新型实施例一种基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置的运行原理图。

图中：1-培养板，2-培养盖，3-底座，4-培养孔，5-复合弹性基底膜，6-抽气泵，7-进气泵，8-控制器，51-蛋白质涂层，52-PA凝胶层，53-PVC弹性膜，54-橡胶密封膜，81-电控气阀，91-盒体，92-盒盖，93-第一密封圈，94-第二密封圈。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例作进一步说明：

如图1-7所示的一种基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置，包括培养板1、培养盖2和底座3，所述培养板1可拆卸地固定在底座3上方，培养板1与底座3之间形成一个密闭空间，所述培养盖2放置在培养板1上方，所述培养板1上设有数个培养孔，培养孔底部设有复合弹性基底膜5，底座3外部固定连接有抽气泵6和进气泵7，所述抽气泵6和进气泵7分别连通密闭空间，所述抽气泵6和进气泵7分别电连接有控制器8，用户通过控制器8控制进气泵7/抽气泵6进行工作，使用时根据细胞需求选择合适刚度的培养板1，并将培养板1进行清洗、消毒，然后将培养板1固定在底座3上方，并在培养孔内的复合弹性基底膜5上涂上蛋白质涂层51，并将细胞植入在培养孔内，完成后盖上培养盖2，利用密闭空间抽气产生的负压和充气产生正压使复合弹性基底膜5发生形变，通过控制器8调节进气/抽气的压力来改变基底膜的形变量，进而使贴壁生长的细胞受到牵拉/压缩牵拉应力刺激；所述控制器8为现有技术，其包括控制芯片、显示屏、控制按钮、电源模块和计时模块，其均连接控制器8内的电路板，且电路板上设有相应的控制电路，用户通过控制按钮输入进气泵7/抽气泵6的工作循环次数、单次进气/抽气时长、工作间隔时间等数据，并由显示器对其进行显示，控制芯片根据控制按钮输入的数据和计时模块反馈的时间数据控制进气泵7/抽气泵6进行工作，电源模块为培育装置的电子元件进行供电；所述进气泵7和或抽气泵6的型号为MZP-AM-265，抽气泵和进气泵可直接放置在底座一侧，便于拆卸；所述培养板上的培养孔为6个。

当细胞周围环境的刚度不同的时候，细胞对相同大小力学的反应是不一样的，因此需要设计不同刚度的基底膜。

作为优选的，所述复合弹性基底膜5由PA凝胶层52、PVC弹性膜53和橡胶密封膜54依次复合组成；复合弹性基底膜5制备流程如下通过在去离子水中改变丙烯酰胺（3％-5％）和双丙烯酰胺（0.01％-0.15％）的浓度来制备PA凝胶溶液，用0.05％的过硫酸铵和0.1％的N,N,N',N'-四甲基乙二胺（TEMED）引发聚合，将15μl聚合后的溶液移液至0.5％的3-氨基丙基三甲氧基硅烷和1％的戊二醛处理后的玻璃盖玻片上，形成PA凝胶层52；在UV光下（10分钟）通过sulfo-SANPAH对PA凝胶层52进行光活化，然后将PA凝胶层52在200μg/mL的层粘连蛋白溶液中于37℃温育4小时，然后在磷酸盐缓冲盐水（PBS）中漂洗并UV灭菌30分钟；通过AFM量化PA凝胶的杨氏模量（100Pa、500Pa、1KPa和5KPa），改进浓度配比，从而形成不同刚度的PA凝胶层52，然后采用胶水将PA凝胶层52、PVC弹性膜53和橡胶密封膜54依次粘合，并将粘合后的复合弹性基底膜5采用胶水粘在培养板1底部，形成具有不同刚度的培养板1，用户可根据需要自行选择基底膜刚度合适的培养板1对细胞进行培育。

作为优选的，所述抽气泵6和进气泵7通过软管与密闭空间相连通，所述软管上设有电控气阀81，所述电控气阀81电连接控制器8，所述电控气阀81为常闭式，当对密闭空间进行进气/抽气时，控制器8控制电控气阀81通电，使密闭空间与进气泵7/抽气泵6连通，当进气/抽气结束后，控制器8控制电控气阀81断电，使密闭空间与进气泵7/抽气泵6隔断，避免密闭空间漏气的情况发生。

作为优选的，所述培育装置还包括可拆卸密封盒，所述培养板1、培养盖2和底座3放置在可拆卸密封盒内，因培养盖2与培养板1之间是具有间隙的，空气是流通的，因此培养孔内的细菌可正常生长，当需要培养一些特定细胞，如关节内软骨细胞，椎间盘的髓核细胞等细胞时，先将其植入培养孔内，然后培养板1与底座3进行安装，并盖上培养盖2，然后将其整体放入可拆卸密封盒内，放置几小时细胞将可拆卸密封盒内的氧气缓慢消耗，从而实现缺氧刺激功能；所述可拆卸密封盒、培养板、培养盖均采用PVC、PMMA等透明材料制成。

作为优选的，所述可拆卸密封盒包括盒体91和盒盖92，所述盒盖92盖合在盒体91上方，盒盖92与盒体91的连接处设有第一密封圈93，所述密封圈固定连接在盒盖92内，盒体91一侧设有U形缺口，U形缺内设有第二密封圈94，设置U形缺口用于放置控制器8与进气泵7、抽气泵6、电控气阀81的引线，可将控制器8放置在密封盒外，在不影响细胞的缺氧环境下可对控制器8进行操作，第二密封圈94用于密封U型缺口，减少因控制器8的引线对可拆卸密封盒密封性的影响。

作为优选的，所述培养板1卡扣连接在底座3上，采用卡扣连接的方式可便于培养板1进行拆卸，并且可避免复合弹性基底膜5因装配时因摩擦导致复合弹性基底膜5破损的情况发生，提高了其使用寿命。

使用时，先挑选实验需要的培养板1进行清洗、消毒，然后将培养板1卡扣在底座3上，并在培养孔内的复合弹性基底膜5上涂上蛋白质涂层51，并将细胞植入在培养孔内，完成后盖上培养盖2，然后将其整体放入可拆卸密封盒内，并将控制器8放置在可拆卸密封盒外，控制器8的导线则穿过第二密封圈94与进气泵7、抽气泵6电控气阀81电连接，然后从控制器8中的控制按钮处输入进气泵7、抽气泵6的单次工作时间、间隔时间、持续时间和循环时间，具体控制过程如下，控制芯片控制进气泵7进气N秒，并控制在进气软管上的电控气阀81通电，进气结束后控制芯片同时关闭进气泵7和进气软管上的电控气阀81，并停止N分钟，然后控制芯片控制抽气泵6抽气N秒，并控制在抽气软管上的电控气阀81通电，抽气结束后控制芯片同时关闭抽气泵6和抽气软管上的电控气阀81，并停止N分钟，以此循环，直到循环次数达到预设次数。

本实施例的有益效果：结构简单小巧，且制作成本低廉，用户可根据需要选择具有不同刚度基底膜的培养板，且培养板与底座为可拆卸结构，便于清洗和循环利用，通过抽气泵、进气泵和电控气阀的配合实现对细胞的拉伸/压缩功能。

实施例不应视为对实用新型的限制，但任何基于本实用新型的精神所作的改进，都应在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置，其特征在于：包括培养板（1）、培养盖（2）和底座（3），所述培养板（1）可拆卸地固定在底座（3）上方，培养板（1）与底座（3）之间形成一个密闭空间，所述培养盖（2）放置在培养板（1）上方，所述培养板（1）上设有数个培养孔（4），培养孔（4）底部设有复合弹性基底膜（5），底座（3）外部固定连接有抽气泵（6）和进气泵（7），所述抽气泵（6）和进气泵（7）分别连通密闭空间，所述抽气泵（6）和进气泵（7）分别电连接有控制器（8）。

2.根据权利要求1所述的基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置，其特征在于：所述复合弹性基底膜（5）由PA凝胶层（52）、PVC弹性膜（53）和橡胶密封膜（54）依次复合组成。

3.根据权利要求1所述的基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置，其特征在于：所述抽气泵（6）和进气泵（7）通过软管与密闭空间相连通，所述软管上设有电控气阀（81），所述电控气阀（81）电连接控制器（8）。

4.根据权利要求1所述的基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置，其特征在于：所述培育装置还包括可拆卸密封盒，所述培养板（1）、培养盖（2）和底座（3）放置在可拆卸密封盒内。

5.根据权利要求4所述的基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置，其特征在于：所述可拆卸密封盒包括盒体（91）和盒盖（92），所述盒盖（92）盖合在盒体（91）上方，盒盖（92）与盒体（91）的连接处设有第一密封圈（93），所述密封圈固定连接在盒盖（92）内，盒体（91）一侧设有U形缺口，U形缺内设有第二密封圈（94）。

6.根据权利要求1所述的基底膜刚度可调节的细胞牵张培育装置，其特征在于：所述培养板（1）卡扣连接在底座（3）上。