RU209484U1 - Device for fixing and washing dense biological materials - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию биологических лабораторий и может быть использована для эффективного и бережного промывания органов и тканей лабораторных животных любыми растворами, в том числе детергентами при децеллюляризации. Устройство включает стакан с крышкой на 1000 мл, сетчатый материал, который выполнен в виде двух трапеций, и трубки-фиксаторы с продольными разрезами, соединяющие края двух сетчатых трапеций после их закрытия, причем внутри стакана имеются направляющие, выполненные из прозрачного силикона, а сетчатый материал в виде двух трапеций выполнен из нержавеющей стали с размером ячеек 1×1 мм. Предложенное устройство позволяет: фиксировать биологическую ткань толщиной до 5 мм в центре между основаниями, что способствует качественной и равномерной промывке ткани в процессе децеллюляризации; легко и быстро разобрать; закрепить ткань или орган между двух сетчатых оснований без повреждения биологической ткани; закрепить биологические ткани и органы размером до 96 см2одинаково прочно и надежно; поддерживать биологические ткани во время контакта с жидкостью в процессе промывания и защищать их от механических повреждений, которые могут возникнуть без закрепления биоматериала; осуществить свободный доступ растворам со всех сторон ткани; использовать для промывания биологических тканей перистальтический насос. 6 ил.The utility model relates to laboratory equipment of biological laboratories and can be used for efficient and gentle washing of organs and tissues of laboratory animals with any solutions, including detergents during decellularization. The device includes a glass with a lid for 1000 ml, a mesh material, which is made in the form of two trapezoids, and fixing tubes with longitudinal cuts connecting the edges of the two mesh trapezoids after they are closed, and inside the glass there are guides made of transparent silicone, and the mesh material in the form of two trapezoids, it is made of stainless steel with a cell size of 1 × 1 mm. The proposed device allows: to fix biological tissue up to 5 mm thick in the center between the bases, which contributes to high-quality and uniform tissue washing during decellularization; easy and quick to disassemble; fix a tissue or organ between two mesh bases without damaging the biological tissue; fix biological tissues and organs up to 96 cm2 in size equally firmly and reliably; support biological tissues during contact with the liquid during the washing process and protect them from mechanical damage that may occur without fixing the biomaterial; provide free access to solutions from all sides of the tissue; use a peristaltic pump for washing biological tissues. 6 ill.

Description

Настоящая полезная модель относится к лабораторному оборудованию биологических лабораторий и может быть использована для эффективного и бережного промывания органов и тканей лабораторных животных любыми растворами, в том числе детергентами при децеллюляризации.This utility model relates to laboratory equipment of biological laboratories and can be used for efficient and gentle washing of organs and tissues of laboratory animals with any solutions, including detergents during decellularization.

Для проведения качественной и равномерной децеллюляризации (удаления клеточных компонентов из органа или ткани путем промывания специальными детергентами с сохранением внеклеточного матрикса и трехмерной структуры органа) необходимо плотно, но бережно закрепить ткань или орган внутри оборудования. Однако сплошная поверхность, на которой планируется закрепить ткани, не подойдет, т.к. это будет мешать проникновению раствора со стороны крепления к этой поверхности. Для максимальной эффективности процесса децеллюляризации необходимо, чтобы биологическая ткань была окружена движущимся потоком детергентов со всех сторон.To carry out high-quality and uniform decellularization (removal of cellular components from an organ or tissue by washing with special detergents while preserving the extracellular matrix and three-dimensional structure of the organ), it is necessary to firmly but carefully fix the tissue or organ inside the equipment. However, a solid surface on which it is planned to fix the fabrics will not work, because. this will prevent the penetration of the solution from the attachment side to this surface. For maximum efficiency of the decellularization process, it is necessary that the biological tissue be surrounded by a moving stream of detergents from all sides.

В настоящее время существует ряд устройств для крепления тканей и органов, например, кассеты для фиксации биологического материала или кассеты для подготовки образцов биологических тканей к гистологическим исследованиям. Однако их основными недостатками является невозможность плотного крепления биологических тканей к поверхности устройства для предотвращения ее скручивания и деформации. Для процесса децеллюляризации необходимо плотное, но бережное размещение полностью всей поверхности ткани, обеспечивающее растворам максимальный доступ ко всему биологическому материалу.Currently, there are a number of devices for fixing tissues and organs, for example, cassettes for fixing biological material or cassettes for preparing biological tissue samples for histological studies. However, their main disadvantages are the impossibility of tightly attaching biological tissues to the surface of the device to prevent its twisting and deformation. The decellularization process requires a dense but careful placement of the entire tissue surface, providing solutions with maximum access to all biological material.

Из существующего уровня техники известна полезная модель (Пат. RU 140360 U1, дата публикации 10.05.2014 г.), представляющая собой ложку-сито для заваривания чая, которая относится к многоразовым средствам для заваривания чая или иных настоев. Она включает корпус, состоящий из двух частей, соединенных между собой пластинчатой пружиной с возможностью прилегания одной части к другой, причем при нажатии на держало одной из частей корпуса, они разъединяются между собой на составные части.A useful model is known from the existing state of the art (Pat. RU 140360 U1, publication date 05/10/2014), which is a sieve spoon for brewing tea, which refers to reusable means for brewing tea or other infusions. It includes a housing consisting of two parts interconnected by a leaf spring with the possibility of adhering one part to the other, and when you press the holder of one of the parts of the housing, they are separated from each other into component parts.

Недостатком устройства является просторный отсек, в котором невозможно плотно зафиксировать плоскую ткань. Также недостатком является крепление устройства к стенке стакана, которое не позволяет раствору циркулировать со всех сторон.The disadvantage of the device is a spacious compartment in which it is impossible to tightly fix a flat fabric. Another disadvantage is the fastening of the device to the wall of the glass, which does not allow the solution to circulate from all sides.

Известна полезная модель (Пат. US 5427742, дата публикации 27.06.1995 г.), представляющая собой кассету для обработки небольших образцов ткани, которая включает в себя прямоугольное коробкообразное основание, имеющее перфорированную нижнюю стенку и съемную перфорированную крышку. На основании и на крышке имеется круглый сетчатый отсек для образцов тканей. Соединение основания и крышки образует закрытую область внутри круглого сетчатого отсека для удержания образца ткани во время подготовки к исследованию. Внешняя кассета позволяет обрабатывающим жидкостям течь через круглый сетчатый отсек и противостоит вытеканию мелких образцов ткани из него во время обработки. Внешняя базовая рама прямоугольной формы соответствует стандартным формам образцов ткани для микротомов. Круглый сетчатый отсек изготовлен из тканного нейлонового материала.Known utility model (US Pat. US 5427742, publication date 27.06.1995), which is a cassette for processing small tissue samples, which includes a rectangular box-shaped base with a perforated bottom wall and a removable perforated cover. On the base and on the lid there is a round mesh compartment for tissue samples. The junction of the base and lid forms a closed area inside the circular mesh compartment to hold the tissue sample during preparation for examination. The outer cassette allows processing fluids to flow through the round sieve compartment and prevents small tissue samples from flowing out of it during processing. The rectangular outer base frame conforms to standard microtome tissue sample shapes. The round mesh compartment is made of woven nylon material.

Недостатком устройства является техническая сложность конструкции и редкая применимость, обоснованная лишь для некоторых опытов, в которых применяются маленькие частицы ткани. Поскольку в процессе децеллюляризации тканей должна происходить тщательная промывка от клеточного составляющего биологического материала для получения внеклеточного матрикса (ВКМ), необходимо хорошее проникновение растворов к тканям и частицам биоматериала.The disadvantage of the device is the technical complexity of the design and the rare applicability, justified only for some experiments in which small tissue particles are used. Since the process of tissue decellularization must be thoroughly washed from the cellular component of the biological material to obtain an extracellular matrix (ECM), good penetration of the solutions to the tissues and particles of the biomaterial is necessary.

Известен способ изготовления дермального матрикса, относящийся к децеллюляризации плоских тканей и органов (Пат. RU2524619C2, дата публикации 27.07.2014 г.). Способ содержит применение орбитального шейкера с изменяющейся скоростью вращения. На шейкер помещают герметично закрытые стаканы, содержащие необходимые растворы для децеллюляризации, с погруженным внутрь биоматериалом.A known method of manufacturing a dermal matrix related to the decellularization of flat tissues and organs (Pat. RU2524619C2, publication date 27.07.2014). The method includes the use of an orbital shaker with variable rotation speed. Hermetically sealed glasses containing the necessary solutions for decellularization are placed on the shaker, with the biomaterial immersed inside.

Недостатком данного способа является неограниченная подвижность биологического материала с отсутствием какой-либо фиксации, что непосредственно может влиять на структуру и механические свойства получаемого в итоге биоматериала.The disadvantage of this method is the unlimited mobility of the biological material with the absence of any fixation, which can directly affect the structure and mechanical properties of the resulting biomaterial.

Известно изобретение для фиксации биоматериала - кассетное устройство с откидной крышкой для ткани (Пат. US 4549670, дата публикации 29.10.1985 г.). На данный момент в мире существует огромное количество модификаций представленного устройства, но они не представляют для нас практической значимости ввиду их особенности фиксирования биологического материала. Данное кассетное устройство для ткани включает в себя съемную откидную крышку, которая легко прикрепляется и отсоединяется от основания. Изобретение представляет собой проницаемую для жидкости кассету, приспособленную для приема образца ткани и для удержания образца ткани во время контакта с обрабатываемой жидкостью.An invention for fixing a biomaterial is known - a cassette device with a hinged lid for tissue (Pat. US 4549670, publication date 29.10.1985). At the moment, there are a huge number of modifications of the presented device in the world, but they are not of practical importance for us due to their peculiarity of fixing biological material. This tissue cassette includes a removable flip-top lid that can be easily attached to and detached from the base. The invention is a liquid-permeable cassette adapted to receive a tissue sample and to hold the tissue sample during contact with the fluid to be treated.

Недостатки системы: сложная в изготовлении, обладает небольшими размерами, достаточно закрытая для тщательной промывки биологического материала.Disadvantages of the system: difficult to manufacture, small in size, sufficiently closed for thorough washing of biological material.

Существует способ восстановления функциональных свойств тканеинженерной конструкции диафрагмы (Пат. RU 2654686 C1, дата публикации 21.05.2018 г.). Применяемое в этом способе устройство для децеллюляризации включает в себя чашку Петри, к которой прикреплена сетка. Все помещаемые на нее биологические материалы свободно располагаются без фиксации.There is a way to restore the functional properties of the tissue-engineered diaphragm structure (Pat. RU 2654686 C1, publication date 05/21/2018). The decellularization device used in this method includes a Petri dish to which a mesh is attached. All biological materials placed on it are freely located without fixation.

Недостатком этого устройства является то, что при использовании стандартного ротационного метода нет надежного закрепления биологического материала. На устройство можно помещать разнообразные по форме и размерам ткани, но нет возможности их фиксировать в одном положении. Незакрепленный биологический материал может разрушаться, что негативно скажется на его механических свойствах и плотности ВКМ. Также отсутствие возможности проведения промывки (или децеллюляризации) биологического материала со всех сторон может отразиться на результатах эксперимента.The disadvantage of this device is that when using the standard rotational method, there is no reliable fixation of biological material. On the device, you can place fabrics of various shapes and sizes, but there is no way to fix them in one position. Loose biological material can be destroyed, which will adversely affect its mechanical properties and the density of the ECM. Also, the lack of the possibility of washing (or decellularization) of biological material from all sides may affect the results of the experiment.

Наиболее близким к предлагаемому нами устройству является полезная модель RU 199321 U1, дата публикации 26.08.2020 г. Полезная модель представляет собой устройство для крепления плоского биологического материала внутри стандартного стакана для биологических образцов на 120 мл, включающее сетчатый материал, который выполнен в виде двух трапеций, соединенных между собой по нижнему основанию, причем по периметру трапеции имеются плоские плотные пластиковые края в виде жесткого каркаса и двух пластиковых трубок-фиксаторов с продольными разрезами, соединяющих края двух сетчатых трапеций после их закрытия.The device closest to our proposed device is utility model RU 199321 U1, publication date 08/26/2020. The utility model is a device for attaching a flat biological material inside a standard 120 ml beaker for biological samples, including a mesh material, which is made in the form of two trapezoids connected to each other along the lower base, and along the perimeter of the trapezoid there are flat dense plastic edges in the form of a rigid frame and two plastic retainer tubes with longitudinal cuts connecting the edges of the two mesh trapeziums after they are closed.

Недостатком данной модели является мягкий материал сетки и небольшой размер, который не позволяет использовать данную модель для работы с биологическими тканями толщиной от 2 мм, так как из-за недостаточной фиксации между сетками биологический материал под своим весом опускается на низ полезной модели, также нет возможности использовать образцы площадью больше чем 5 см² или несколько объектов сразу.The disadvantage of this model is the soft mesh material and small size, which does not allow using this model to work with biological tissues with a thickness of 2 mm, because due to insufficient fixation between the meshes, the biological material falls to the bottom of the utility model under its own weight, and there is also no possibility use samples larger than 5 cm ² or several objects at once.

Технический результат заключается в создании устройства, способного обеспечить плотное и безопасное закрепление биологических тканей и органов лабораторных животных толщиной 5 мм и размером до 96 см² для проведения качественного процесса промывания, а именно для децеллюляризации.EFFECT: creation of a device capable of providing tight and safe fixation of biological tissues and organs of laboratory animals with a thickness of 5 mm and a size of up to 96 cm ² for a high-quality washing process, namely for decellularization.

Технический результат решается тем, что внутри стакана имеются направляющие, выполненные из прозрачного силикона, а сетчатый материал в виде двух трапеций выполнен из нержавеющей стали с размером ячеек 1×1 мм. Трапеции выполнены размером: высота - 85 мм, длина нижнего основания -120 мм, верхнего - 130 мм.The technical result is solved by the fact that inside the glass there are guides made of transparent silicone, and the mesh material in the form of two trapezoids is made of stainless steel with a mesh size of 1×1 mm. Trapezoids are made in size: height - 85 mm, length of the lower base -120 mm, upper - 130 mm.

Полезная модель поясняется подробным описанием и иллюстрациями, на которых изображено:The utility model is illustrated by a detailed description and illustrations, which show:

Фиг. 1 - Схема устройства: а) 1 - стандартный стакан для биологических образцов на 1000 мл; 2 - направляющие; б) 3 - сетчатые основания, выполненные в виде трапеций; 4 - верхний и нижний закрепители.Fig. 1 - Scheme of the device: a) 1 - standard glass for biological samples per 1000 ml; 2 - guides; b) 3 - mesh bases made in the form of trapezoids; 4 - top and bottom fixers.

Фиг. 2 - Схема устройства в собранном виде: 1 - стандартный стакан для биологических образцов на 1000 мл; 2 - направляющие; 3 - сетчатые основания, выполненные в виде трапеций; 4 - трубки-фиксаторы с продольными разрезами, соединяющие края двух сетчатых трапеций после их закрытия; 5 - крышка стандартного стакана для биологических образцов.Fig. 2 - Scheme of the assembled device: 1 - standard glass for biological samples per 1000 ml; 2 - guides; 3 - mesh bases, made in the form of trapezoids; 4 - tube-retainers with longitudinal cuts connecting the edges of two mesh trapeziums after they are closed; 5 - cover of a standard beaker for biological samples.

Фиг. 3 - фотоиллюстрация устройства: а) общий вид; б) внутренняя часть стакана с направляющими.Fig. 3 - photo illustration of the device: a) general view; b) the inner part of the glass with guides.

Фиг. 4 - фотоиллюстрация: а) сетчатые обратные трапеции с двумя фиксаторами из силиконовых трубок с одним разрезом вдоль по всей длине; б) трапеции с закрепленными сторонами.Fig. 4 - photo illustration: a) mesh reverse trapezoids with two retainers made of silicone tubes with one cut along the entire length; b) trapezoids with fixed sides.

Фиг. 5 - фотоиллюстрация общего вида устройства в собранном виде.Fig. 5 is a photographic illustration of a general view of the assembled device.

Фиг. 6 - пример использования устройства: а) закрепленный биологический материал в стакане на 1000 мл; б) в процессе децеллюляризации на высоких скоростях потока детергентов.Fig. 6 - an example of using the device: a) fixed biological material in a glass of 1000 ml; b) in the process of decellularization at high flow rates of detergents.

Описание полезной моделиDescription of the utility model

Устройство состоит (фиг. 1 а, б) из: стандартного стакана 1 для биологических образцов на 1000 мл и крышки 5 (фиг.2). Внутри стакана 1 имеются направляющие 2, выполненные из прозрачного силикона. Трапеции 3 выполнены из сетчатого металлического материала. Верхние и нижние края трапеции 3 соединены трубками-фиксаторами с продольными разрезами 4.The device consists (Fig. 1 a, b) of: a standard glass 1 for biological samples per 1000 ml and cover 5 (Fig. 2). Inside the glass 1 there are guides 2 made of transparent silicone. Trapezoids 3 are made of mesh metal material. The upper and lower edges of the trapezium 3 are connected by tubes-clamps with longitudinal cuts 4.

Внутренняя часть устройства выполнена из сетчатого (размер ячеек 1×1 мм) металлического материала (нержавеющая сталь) в виде двух симметричных обратных трапеций (фиг. 1 б). Длина нижнего основания каждой трапеции 120 мм, верхнего - 130 мм, высота - 85 мм. Трубки-фиксаторы 4 с продольными разрезами выполнены диаметром 4 мм, длина - 80 мм (фиг. 1 а, б; фиг. 2).The inner part of the device is made of mesh (mesh size 1×1 mm) metal material (stainless steel) in the form of two symmetrical reverse trapezoids (Fig. 1 b). The length of the lower base of each trapezoid is 120 mm, the upper base is 130 mm, and the height is 85 mm. Tube-retainers 4 with longitudinal cuts are made with a diameter of 4 mm, length - 80 mm (Fig. 1 a, b; Fig. 2).

Внешний вид устройства (фиг. 2, фиг. 3) представляет собой стандартный стакан 1 для биологических образцов на 1000 мл с направляющими 2, выполненными из силикона средней жесткости, их длина 90 мм, диаметр 4 мм.The appearance of the device (Fig. 2, Fig. 3) is a standard cup 1 for biological samples per 1000 ml with guides 2 made of silicone of medium hardness, their length is 90 mm, diameter is 4 mm.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Биологический материал толщиной 5 мм поместили между трапециями 3 из сетчатого (размер ячеек 1×1 мм) металлического материала (фиг. 1, 2). Далее верхнюю и нижнюю края трапеции 3 соединили трубками-фиксаторами 4. После этого, соединенные трапеции 3 с биологическим материалом вставили по направляющим 2 в стакан 1 для биологических образцов на 1000 мл (фиг. 6 а). Стакан заполнили раствором, закрыли крышкой 5 и провели децеллюляризацию на высоких скоростях потока детергентов (фиг. 6 б).Biological material 5 mm thick was placed between trapezoids 3 made of mesh (cell size 1×1 mm) metal material (Fig. 1, 2). Next, the upper and lower edges of the trapezoid 3 were connected by fixing tubes 4. After that, the connected trapezoid 3 with biological material was inserted along the guides 2 into the glass 1 for biological samples per 1000 ml (Fig. 6a). The glass was filled with a solution, closed with a lid 5 and decellularized at high flow rates of detergents (Fig. 6b).

Так как биологический материал был расположен в центре стакана, то образцы равномерно промывались со всех сторон.Since the biological material was located in the center of the beaker, the samples were evenly washed from all sides.

Представляемая полезная модель легка в использовании для крепления биологических тканей внутри полезной модели, компактна и удобна конструкцией, позволяющей легко ее вставлять и вынимать из стакана, причем закрепленная биологическая ткань остается неподвижной на протяжении всего процесса промывания.The presented utility model is easy to use for fixing biological tissues inside the utility model, compact and convenient design that allows you to easily insert and remove it from the glass, and the fixed biological tissue remains motionless throughout the washing process.

Предложенное устройство позволяет:The proposed device allows:

фиксировать биологическую ткань толщиной до 5 мм в центре между основаниями, что способствует качественной и равномерной промывке ткани в процессе децеллюляризации;fix biological tissue up to 5 mm thick in the center between the bases, which contributes to high-quality and uniform tissue washing during decellularization;

легко и быстро разобрать;easy and quick to disassemble;

закрепить ткань или орган между двух сетчатых оснований без повреждения биологической ткани;fix a tissue or organ between two mesh bases without damaging the biological tissue;

закрепить биологические ткани и органы размером до 96 см² одинаково прочно и надежно;fix biological tissues and organs up to 96 cm ² in size equally firmly and reliably;

поддерживать биологические ткани во время контакта с жидкостью в процессе промывания и защищает их от механических повреждений, которые могут возникнуть без закрепления биоматериала;support biological tissues during contact with the liquid during the washing process and protect them from mechanical damage that may occur without fixing the biomaterial;

осуществить свободный доступ растворам со всех сторон ткани;provide free access to solutions from all sides of the tissue;

использовать для промывания биологических тканей перистальтический насос.use a peristaltic pump for washing biological tissues.

Claims (1)

Устройство для крепления и промывания плотных биологических материалов, включающее стакан, сетчатый материал, который выполнен в виде двух трапеций, и трубки-фиксаторы с продольными разрезами, соединяющие края двух сетчатых трапеций после их закрытия, отличающееся тем, что стакан имеет объем 1000 мл и снабжен крышкой, внутри стакана имеются выполненные из прозрачного силикона направляющие, выполненные с возможностью вставки в них соединенных трапеций, при этом сетчатый материал в виде двух трапеций выполнен из нержавеющей стали с размером ячеек 1х1 мм.A device for fastening and washing dense biological materials, including a beaker, a mesh material, which is made in the form of two trapezoids, and fixing tubes with longitudinal cuts connecting the edges of two mesh trapezoids after they are closed, characterized in that the beaker has a volume of 1000 ml and is equipped with lid, inside the glass there are guides made of transparent silicone, made with the possibility of inserting connected trapezoids into them, while the mesh material in the form of two trapezoids is made of stainless steel with a mesh size of 1x1 mm.

Images