CN102296030A - 用于联合培养细胞扰动流加载的流动腔 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于联合培养细胞扰动流加载的流动腔，包括聚碳酸酯上板、聚碳酸酯中板、医用硅胶膜、聚碳酸酯下板和不锈钢紧固件，聚碳酸酯上板设有2个联合培养杯放置孔；聚碳酸酯下板包括入口、入口液体缓冲槽、出口、出口液体缓冲槽和金属接头；聚碳酸酯中板在其中间设有1个第一矩形腔体；医用硅胶膜在其中间设有1个第二矩形腔体；入口液体缓冲槽通过第二矩形腔体与第一矩形腔体连通，入口液体缓冲槽位于聚碳酸酯中板前端的下方且远离第一矩形腔体。本发明既能考虑两种相关细胞间相互影响，又能同时给联合培养的细胞分别加载扰动流和层流，使用方便，极易拆卸和装配，很容易获取受不同流场作用后的细胞，进行后续的对照研究。

Description

用于联合培养细胞扰动流加载的流动腔
技术领域
本发明涉及力学生物学 ( mechanobiology ) 研究领域的流动腔，具体涉及一种用于联合培养细胞扰动流加载的流动腔。
背景技术
力学生物学是近十年发展起来的一门新兴交叉学科，它在不同层次研究生物体对力学环境（刺激）的响应，尤其是细胞分子层次的研究越来越受到人们的重视。流动腔是人们用于体外研究在流体切应力作用下细胞力学响应行为的主要工具之一，常用于力学生物学研究之中。
经对早期技术的检索发现，科学家使用的流动腔均为平行平板流动腔，如Helmlinger等人设计的脉动流输入式流动腔 ( Helmlinger G , Geiger RV Schreck S , et al . Efects of pulsatile flow on cultured vascular endothelial cell morphology. ASME J Biomech Eng , 1991, 113:123-131 ) 。随着研究深度的不断扩展，最近十多年来，各种不同的流动腔被广泛应用于力学生物学研究之中。人们为了研究在同一力学环境下不同细胞联合培养时相互之间的影响，运用了细胞联合培养的平行平板流动腔，如Wang 等运用平行平板流动腔对联合培养细胞施加流体切应力进行细胞的力学响应研究 ( Wang HQ , Huan LX , Qu MJ , et al . Shear stress protects against endothelial regulation of vascular smooth muscle cell migration in a coculture system . Endothelium,  2006, 13 : 171-180 ) 。
上述流动腔仅能实现单一细胞培养或两种细胞的联合培养，并且仅能给联合培养的细胞施加层流切应力，无法实现联合培养细胞的扰动流加载。临床研究表明，体内动脉粥样硬化多发生于血管分叉和弯曲的部位，这些部位的血流呈现紊乱的状态，即扰动流，此种流场具有低切应力和高切应力梯度特点。随着科学研究的不断深入，现有流动腔具有一定科研局限性，需要一种既能考虑两种相关细胞间相互影响，又能同时给联合培养的细胞分别加载扰动流和层流切应力，且操作简单，使用方便的流动腔。
发明内容
本发明的目的在于解决现有流动腔存在的不足，提供一种操作简单，使用方便，既能考虑两种相关细胞间相互影响，又能同时用于联合培养细胞扰动流和层流切应力分别加载的流动腔。
本发明提供一种用于联合培养细胞扰动流加载的流动腔，包括聚碳酸酯上板、聚碳酸酯中板、医用硅胶膜、聚碳酸酯下板和不锈钢紧固件，所述医用硅胶膜紧贴于所述聚碳酸酯中板和聚碳酸酯下板之间，所述聚碳酸酯上板的下平面紧贴于所述聚碳酸酯中板，所述不锈钢紧固件将所述聚碳酸酯上板和聚碳酸酯下板紧密固定；所述聚碳酸酯上板设有第一联合培养杯放置孔和第二联合培养杯放置孔；所述聚碳酸酯下板包括入口、入口液体缓冲槽、出口、出口液体缓冲槽和金属接头，所述入口液体缓冲槽和出口液体缓冲槽设在所述聚碳酸酯下板的表面上，并且分别位于所述聚碳酸酯下板两端位置且相互平行，所述入口和出口设在所述聚碳酸酯下板内部，与所述金属接头相连接并且分别与所述入口液体缓冲槽和出口液体缓冲槽垂直相连通；所述不锈钢紧固件，其内面设有与所述聚碳酸酯上板和聚碳酸酯下板完全匹配的凹槽，外侧设有固定件；所述聚碳酸酯中板在其中间设有1个第一矩形腔体；所述医用硅胶膜在其中间设有1个第二矩形腔体；所述入口液体缓冲槽通过所述第二矩形腔体与所述第一矩形腔体连通，所述入口液体缓冲槽位于所述聚碳酸酯中板前端的下方且远离所述第一矩形腔体。
优选地，所述入口液体缓冲槽和出口液体缓冲槽为矩形腔体。
优选地，所述入口液体缓冲槽包括内侧宽壁，所述第一矩形腔体的第一宽壁与所述内侧宽壁之间的距离L是所述医用硅胶膜厚度的5倍以上，所述第一联合培养杯放置孔的中心线与所述第一矩形腔体的第一宽壁之间的距离是所述距离L的2~3倍，所述第二联合培养杯放置孔的中心线与所述第一矩形腔体的第二宽壁之间的距离是所述距离L的4倍以上。
优选地，所述第二矩形腔体的宽度与所述第一矩形腔体的宽度一致。
优选地，所述第二矩形腔体的第一宽壁与所述入口液体缓冲槽的外侧宽壁对齐。
优选地，所述固定件包括若干组固定孔组，其中，每组所述固定孔组包括2个固定孔，每组中的所述2个固定孔关于所述不锈钢紧固件的纵轴对称分布。
优选地，所述聚碳酸酯上板、聚碳酸酯中板、医用硅胶膜、聚碳酸酯下板的两侧宽壁和长壁分别对齐。
优选地，所述聚碳酸酯中板厚度为所述医用硅胶膜厚度的4倍。
优选地，所述入口和出口的内壁设有螺纹。
优选地，所述聚碳酸酯中板厚度为8.0 mm，在其中间距两宽壁30.0 mm和10.0 mm处间设有1个长为165.0 mm、宽为26.0 mm的所述第一矩形腔体；所述医用硅胶膜厚度为2.0 mm；所述聚碳酸酯上板在距其两宽壁40.0 mm处分别设有所述第一联合培养杯放置孔和所述第二联合培养杯放置孔，且所述第一联合培养杯放置孔的中心点与所述第二联合培养杯放置孔的中心点之间相距100.0 mm。
进一步优选地，所述第一联合培养杯放置孔与第二联合培养杯放置孔中放有联合培养杯，联合培养杯的底为多微孔聚酯纤维（polyethylene terephthalate, PET）膜，不同的两种细胞分别培养于PET膜的内、外侧。这两种细胞可以通过PET膜的微孔直接接触或交流旁分泌物质，从而相互影响。2个联合培养杯分别置于本发明的联合培养杯放置孔后，联合培养杯的底与聚碳酸酯上板的下平面在同一平面，进入流动腔的流体流经后，培养在2个联合培养杯底外侧的细胞将分别受到扰动流和层流切应力的作用，便于后续的对照研究。
所述聚碳酸酯中板形状如“回”字型，其厚为8.0 mm，设有1个能容纳聚碳酸酯上板2个联合培养杯放置孔的第一矩形腔体，所述第一矩形腔体的长度能使2个联合培养杯分别处于扰动流区和层流区。
所述医用硅胶膜在其中央有1个第二矩形腔体，所述第二矩形腔体的宽度与聚碳酸酯中板上第一矩形腔体的宽度一致，第二矩形腔体的长度为聚碳酸酯下板2个液体缓冲槽外侧宽壁之间的距离。
所述聚碳酸酯下板设有入口液体缓冲槽，出口液体缓冲槽，入口，出口和金属接头。入口液体缓冲槽和出口液体缓冲槽分别位于聚碳酸酯下板两宽壁的10.0 mm处且相互平行，入口和出口设在聚碳酸酯上板内部，与金属接头相连接且与入口液体缓冲槽和出口液体缓冲槽垂直相连通。
所述不锈钢紧固件内面设有与聚碳酸酯上板和聚碳酸酯下板完全匹配的凹槽，外侧设有5组（两两对称）能用螺丝固定的小孔。
本发明具有装配简便，使用方便，制作成本低等特点，由于聚碳酸酯上板设有联合培养杯放置孔，能用于细胞的联合培养，特殊的内部构造能使流体形成扰动流，并且能在一个流动腔上实现对联合培养的细胞分别加载扰动流和层流切应力，而且本发明极易拆卸和装配，很容易获取到受不同流场切应力作用后的联合培养细胞，进行后续的对照研究。
附图说明                                                                                                                           
图1是本发明的部件组装结构示意图；
图2是本发明的组装完成示意图；
图3是本发明的主视图；
图4是本发明的俯视图；
图5是本发明的侧视图；
图6是本发明的优选例的内部结构剖视图；
图7是本发明的内部流场图；
图8是本发明的流动腔的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明实施例的详细说明和具体实施方式：各实施例以本发明所述技术方案为前提进行实施，给出详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于以下实施例。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述用于联合培养细胞扰动流加载的流动腔，包括聚碳酸酯上板1、聚碳酸酯中板2、医用硅胶膜3、聚碳酸酯下板4和不锈钢紧固件5，所述医用硅胶膜3紧贴于所述聚碳酸酯中板2和聚碳酸酯下板4之间，所述聚碳酸酯上板1的下平面紧贴于所述聚碳酸酯中板2，所述不锈钢紧固件5将所述聚碳酸酯上板1和聚碳酸酯下板4紧密固定，优选地使用螺丝进行固定；所述聚碳酸酯上板1设有第一联合培养杯放置孔6和第二联合培养杯放置孔7；所述聚碳酸酯下板4包括入口10、入口液体缓冲槽8、出口11、出口液体缓冲槽9和金属接头12，所述入口液体缓冲槽8和出口液体缓冲槽9设在所述聚碳酸酯下板4上平面上分别位于所述聚碳酸酯下板4的边缘位置并且相互平行，所述入口10和出口11设在所述聚碳酸酯下板4内部，与所述金属接头12相连接并且与所述入口液体缓冲槽8和出口液体缓冲槽9垂直相连通；所述不锈钢紧固件5，其内面设有与所述聚碳酸酯上板1和聚碳酸酯下板4完全匹配的凹槽，外侧设有多组固定件；所述聚碳酸酯中板2在其中间设有1个第一矩形腔体；所述医用硅胶膜3在其中间设有1个第二矩形腔体；所述入口液体缓冲槽8通过所述第二矩形腔体与所述第一矩形腔体连通，所述入口液体缓冲槽8位于所述聚碳酸酯中板2前端21的下方且远离所述第一矩形腔体。
更为具体地，所述入口液体缓冲槽8和出口液体缓冲槽9为矩形腔体。所述入口液体缓冲槽8包括内侧宽壁801，所述第一矩形腔体的第一宽壁201与所述内侧宽壁801之间的距离L是所述医用硅胶膜3厚度的5倍以上，所述第一联合培养杯放置孔6的中心线60与所述第一矩形腔体的第一宽壁201之间的距离是所述距离L的2~3倍，所述第二联合培养杯放置孔7的中心线70与所述第一矩形腔体的第二宽壁202之间的距离是所述距离L的4倍以上。所述第二矩形腔体的宽度与所述第一矩形腔体的宽度一致。所述第二矩形腔体的第一宽壁301与所述入口液体缓冲槽8的外侧宽壁802对齐。所述固定件包括若干组固定孔组，其中，每组所述固定孔组包括2个固定孔，每组中的所述2个固定孔关于所述不锈钢紧固件的纵轴对称分布。
优选地，所述聚碳酸酯上板1、聚碳酸酯中板2、医用硅胶膜3、聚碳酸酯下板4的两侧宽壁分别对齐。所述聚碳酸酯中板2厚度为所述医用硅胶膜3厚度的4倍。所述聚碳酸酯上板1在距其两宽壁40.0 mm处分别设有扰动流区的第一联合培养杯放置孔6和层流区的第二联合培养杯放置孔7，且所述第一联合培养杯放置孔6的中心点与所述第二联合培养杯放置孔7的中心点之间相距100.0 mm。
所述聚碳酸酯中板2厚为8.0 mm，在其中央距两宽壁30.0 mm和10.0 mm处形成1个长为165.0 mm、宽为26.0  mm的所述第一矩形腔体；所述医用硅胶膜3，其厚度为2.0 mm，在其中间形成1个长为所述入口液体缓冲槽8的外侧宽壁802和出口液体缓冲槽9的外侧宽壁804间的距离、宽同所述聚碳酸酯中板2上的第一矩形腔体的宽的所述第二矩形腔体。所述入口10和出口11的内径为3.0 mm且内壁上设有螺纹。
所述聚碳酸酯下板4包括入口液体缓冲槽8、出口液体缓冲槽9、入口10、出口11、金属接头12，其中，所述入口液体缓冲槽8和出口液体缓冲槽9为矩形腔体，设在所述聚碳酸酯下板4上平面上分别位于所述聚碳酸酯下板4边缘位置并且相互平行，所述入口10和出口11设在所述聚碳酸酯下板4内部，所述入口10和出口11内设螺纹，与所述金属接头12相连接并且与所述入口液体缓冲槽8和出口液体缓冲槽9垂直相连通。
所述医用硅胶膜3一面紧贴于所述聚碳酸酯中板2下平面，另一面紧贴于所述聚碳酸酯下板4上平面，并使其内部的所述第二矩形腔体的宽度与所述聚碳酸酯中板2上第一矩形腔体的宽度重合、长度与所述聚碳酸酯下板4上2个液体缓冲槽外侧宽壁802、804间的距离吻合。
所述聚碳酸酯上板1其下平面紧贴于所述聚碳酸酯中板2上平面，并使所述聚碳酸酯上板1上的扰动流区的第一联合培养杯放置孔6和层流区的第二联合培养杯放置孔7完全位于所述聚碳酸酯中板2内部的第一矩形腔体内。
所述不锈钢紧固件5，其两边的宽度为8.0 mm，厚度为10.0 mm，内面设有宽2.0 mm，深2.0 mm与所述聚碳酸酯上板1和碳酸酯下板4完全匹配的凹槽，外侧设有5组（两两对称）直径为4.0 mm的能用螺丝固定的小孔。
在本发明的一个具体实施方式中，将所述医用硅胶膜3紧贴于所述聚碳酸酯中板2和聚碳酸酯下板4，所述聚碳酸酯上板1下平面紧贴于所述聚碳酸酯中板2上平面，并用所述不锈钢紧固件5紧扣于所述聚碳酸酯上板1和聚碳酸酯下板4上，用螺丝将其固定，将2个种有细胞的联合培养杯分别置于扰动流区的所述第一联合培养杯放置孔6和层流区的第二联合培养杯放置孔7，如图2所示，具有一定流速的液体通过所述入口10，溢过所述入口液体缓冲槽8经过特殊构造的腔体进入所述出口液体缓冲槽9从所述出口11流出，从而给培养在联合培养杯底外侧面的细胞分别加载扰动流和层流。

Claims (10)

1.一种用于联合培养细胞扰动流加载的流动腔，其特征在于，包括聚碳酸酯上板、聚碳酸酯中板、医用硅胶膜、聚碳酸酯下板和不锈钢紧固件，所述医用硅胶膜紧贴于所述聚碳酸酯中板和聚碳酸酯下板之间，所述聚碳酸酯上板的下平面紧贴于所述聚碳酸酯中板，所述不锈钢紧固件将所述聚碳酸酯上板和聚碳酸酯下板紧密固定；所述聚碳酸酯上板设有第一联合培养杯放置孔和第二联合培养杯放置孔；所述聚碳酸酯下板包括入口、入口液体缓冲槽、出口、出口液体缓冲槽和金属接头，所述入口液体缓冲槽和出口液体缓冲槽设在所述聚碳酸酯下板的表面上，并且分别位于所述聚碳酸酯下板两端位置且相互平行，所述入口和出口设在所述聚碳酸酯下板内部，与所述金属接头相连接并且分别与所述入口液体缓冲槽和出口液体缓冲槽垂直相连通；所述不锈钢紧固件，其内面设有与所述聚碳酸酯上板和聚碳酸酯下板完全匹配的凹槽，外侧设有固定件；所述聚碳酸酯中板在其中间设有1个第一矩形腔体；所述医用硅胶膜在其中间设有1个第二矩形腔体；所述入口液体缓冲槽通过所述第二矩形腔体与所述第一矩形腔体连通，所述入口液体缓冲槽位于所述聚碳酸酯中板前端的下方且远离所述第一矩形腔体。
2.根据权利要求1所述的用于联合培养细胞扰动流加载的流动腔，其特征在于，所述入口液体缓冲槽和出口液体缓冲槽为矩形腔体。
3.根据权利要求2所述的用于联合培养细胞扰动流加载的流动腔，其特征在于，所述入口液体缓冲槽包括内侧宽壁，所述第一矩形腔体的第一宽壁与所述内侧宽壁之间的距离L是所述医用硅胶膜厚度的5倍以上，所述第一联合培养杯放置孔的中心线与所述第一矩形腔体的第一宽壁之间的距离是所述距离L的2~3倍，所述第二联合培养杯放置孔的中心线与所述第一矩形腔体的第二宽壁之间的距离是所述距离L的4倍以上。
4.根据权利要求3所述的用于联合培养细胞扰动流加载的流动腔，其特征在于，所述第二矩形腔体的宽度与所述第一矩形腔体的宽度一致。
5.根据权利要求3所述的用于联合培养细胞扰动流加载的流动腔，其特征在于，所述第二矩形腔体的第一宽壁与所述入口液体缓冲槽的外侧宽壁对齐。
6.根据权利要求3所述的用于联合培养细胞扰动流加载的流动腔，其特征在于，所述固定件包括若干组固定孔组，其中，每组所述固定孔组包括2个固定孔，每组中的所述2个固定孔关于所述不锈钢紧固件的纵轴对称分布。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于联合培养细胞扰动流加载的流动腔，其特征在于，所述聚碳酸酯上板、聚碳酸酯中板、医用硅胶膜、聚碳酸酯下板的两侧宽壁和长壁分别对齐。
8.根据权利要求7所述的用于联合培养细胞扰动流加载的流动腔，其特征在于，所述聚碳酸酯中板厚度为所述医用硅胶膜厚度的4倍。
9.根据权利要求7所述的用于联合培养细胞扰动流加载的流动腔，其特征在于，所述入口和出口的内壁设有螺纹。
10.根据权利要求7所述的用于联合培养细胞扰动流加载的流动腔，其特征在于，所述聚碳酸酯中板厚度为8.0 mm，在其中间距两宽壁30.0 mm和10.0 mm处间设有1个长为165.0 mm、宽为26.0 mm的所述第一矩形腔体；所述医用硅胶膜厚度为2.0 mm；所述聚碳酸酯上板在距其两宽壁40.0 mm处分别设有所述第一联合培养杯放置孔和所述第二联合培养杯放置孔，且所述第一联合培养杯放置孔的中心点与所述第二联合培养杯放置孔的中心点之间相距100.0 mm。
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