CN105039303A - 一种促进细胞激活和分化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种促进细胞激活和分化的方法，其特征在于：它是采用细胞治疗转化仪处理，包括如下步骤：(1)取细胞，置于针筒中，然后将针筒放入通道(7)中；(2)打开LED光源和仪器启动键(10)，光照10-20min，即可。本发明方法利用红、绿、黄3种特定波段LED光源组合辐射，高效率诱导细胞活化，促进细胞生长，其适用于人或动物富含血小板血浆(PRP)、干细胞、上皮细胞等再生转化，临床应用前景良好。

Description

一种促进细胞激活和分化的方法

技术领域

本发明涉及一种促进细胞激活和分化的方法。

背景技术

LED(发光二极管，LightEmittingDiode)属于半导体固体发光器件，当半导体P-N结通以正向电流时，P区载流子发生复合，引起光子发射直接将电能转化为光能，目前己有红外、红、黄、绿、蓝、紫等各种发光二极管。LED具有冷光源、可调节波段、全固态、发光效率高、能耗低、功率小、单色性好、绿色环保、寿命长等特点，已被广泛应用于信号指示、装饰照明、液晶背光、通信等领域。近年来，随着LED光源技术巨大进步，LED在生物医学领域的应用越发广泛，主要用于医疗特殊灯具照明、疾病诊断、和医学治疗，其中在医学治疗领域，其临床上应用也越来越广泛，主要用于理疗、保健、美容等方面。

研究显示，LED光源辐射能够激活细胞，促进细胞生长。如，Whelan等利用670nm的LED辐射小鼠成纤维细胞，结果显示小鼠成纤维细胞DNA合成速率较正常对照组增加10％-43％，并且随天数增加其增长趋势呈降低规律。李燕等利用650±17nm波长LED刺激人皮肤成纤维细胞，结果发现刺激600秒后细胞总数比对照组显著增多。

然而，目前测刺激的效果不佳，有待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供不同红、黄、绿LED灯组合刺激细胞激活和分化的方法。

细胞激活：是指细胞机能活化，细胞产生细胞促进因子、启动免疫级联、不断产生系列白细胞介素或干扰素的能力提高的现象。

本发明促进细胞激活和分化的方法，它是采用细胞治疗转化仪处理，所述细胞治疗转化仪包括包括底座、外罩和位于外罩内部的LED灯筒，所述外罩一侧有针筒入口，外罩表面设有液晶显示屏和仪器启动键，所述LED灯筒内部有容纳针筒的通道，所述通道的一端开口与针筒入口正对，所述通道侧面有LED光源，所述外罩内部有控制板，所述液晶显示屏、LED光源和仪器启动键与控制板电联接，所述外罩与底座固定连接。所述LED灯筒顶部设有灯座，所述LED光源设于灯座上，所述灯座平行设有三排，分别安装LED红光源、LED绿光源和LED黄光源，每排等间距设有10个灯座，所述灯座的排向与通道的轴线平行。所述LED红光源波长620-625nm，电压1.9～2.5V；所述LED绿光源波长510-520nm，电压3.0～3.2V；所述LED黄光源波长585-590nm，电压1.9～2.2V。

包括如下步骤：

(1)取细胞，置于针筒中，然后将针筒放入通道(7)中；

(2)打开LED光源和仪器启动键(10)，光照10-20min，即可。

优选的，所述外罩与针筒入口相对的另一侧有风扇，所述风扇与控制板电联接。

优选的，所述通道与LED灯筒内壁之间有一层玻璃罩。

优选的，所述针筒入口处安装有滚动轴承，所述滚动轴承的外环与针筒入口的内壁配合，滚动轴承的内环伸出滚动轴承的两端，所述底座上有电机，所述电机通过皮带与内环的一端连接，内环另一端设有螺孔，有螺纹孔的一端位于外罩外侧；所述外罩上表面设有开启旋转控制键和关闭旋转控制键，所述电机、开启旋转控制键和关闭旋转控制键与控制板电联接；步骤(2)中，打开开LED光源和仪器启动键的同时，打开开启旋转控制键，其中旋转的速率为30转/分钟。

进一步的，所述外罩上表面设有增加时间控制键和减少时间控制键，所述增加时间控制键和减少时间控制键与控制板电联接。

进一步的，所述外罩和LED灯筒的材质为医用无铅不锈钢。

进一步的，所述外罩的外表面和内表面及LED灯筒的外表面均喷涂有烤漆。

优选地，步骤(1)中，针筒放入通道(7)中后，LED光源与针筒的垂直距离为3-8cm。

优选地，步骤(1)中，所述细胞为血小板、干细胞或巨核细胞。

本发明还提供了前述方法在提高血小板的血管内皮生长因子、血小板衍生因子血管生成素-1和/或白细胞介素1受体拮抗剂表达水平中的用途。

本发明方法采用红、绿、黄3种特定波段LED光源组合辐射结合旋转处理，高效率诱导细胞激活，促进细胞生长和分化，其适用于人或动物富含血小板血浆(PRP)中的血小板、干细胞、上皮细胞等再生转化，临床应用前景良好。

显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

附图说明

图1是本发明中外罩的结构示意图；

图2是本发明中LED灯筒的结构示意图；

图中：1-外罩、2-LED灯筒、3-针筒入口、4-液晶显示屏、5-风扇、6-灯座、7-通道、8-减少时间控制键、9-增加时间控制键、10-仪器启动键、11-开启旋转控制键、12-关闭旋转控制键。

图3生长因子ELISA表达检测结果；

图4ELISA实验显色前后各生长因子状态。

具体实施方式

实施例1本发明促进细胞激活和分化方法

本发明促进细胞激活和分化的仪器——细胞治疗转化仪的结构如图1、2所示，包括底座、外罩1和位于外罩内部的LED灯筒2，外罩1一侧有针筒入口3，外罩表面设有液晶显示屏4和仪器启动键10，LED灯筒2内部有容纳针筒的通道7，通道7的一端开口与针筒入口3正对，通道7侧面有LED光源，外罩1内部有控制板，液晶显示屏4、LED光源和仪器启动键10与控制板电联接，外罩1与底座固定连接；优选的，外罩1与针筒入口3相对的另一侧有风扇5，风扇5与控制板电联接，优选的，通道7与LED灯筒2内壁之间有一层玻璃罩。

针筒入口3处安装有滚动轴承，滚动轴承的外环与针筒入口3的内壁配合，滚动轴承的内环伸出滚动轴承的两端，底座上有电机，电机通过皮带与内环的一端连接，内环另一端设有螺孔，本实施方式中螺孔设有三个，螺孔中有螺丝，有螺纹孔的一端位于外罩1外侧；外罩1上表面设有开启旋转控制键11和关闭旋转控制键12，所述电机、开启旋转控制键11和关闭旋转控制键12与控制板电联接，

进一步的，外罩1上表面设有增加时间控制键9和减少时间控制键8，所述增加时间控制键9和减少时间控制键8与控制板电联接；优选的LED灯筒2顶部设有灯座6，LED光源设于灯座6上，所述灯座6平行设有三排，分别安装LED红光源、LED绿光源和LED黄光源，每排等间距设有10个灯座6，灯座的排向与通道7的轴线平行，优选的，LED红光源波长620-625nm，电压1.9～2.5V；LED绿光源波长510-520nm，电压3.0～3.2V；LED黄光源波长585-590nm，电压1.9～2.2V。外罩1和LED灯筒2的材质为医用无铅不锈钢；外罩1的外表面和内表面及LED灯筒2的外表面均喷涂烤漆，外罩1长17cm，宽14cm，高9.5cm。

将细胞悬液装入针筒，针筒通过针筒入口3进入通道7，旋紧螺孔中的螺丝，将针筒与滚动轴承的内环固定在一起，开启仪器启动键10，按下开启旋转控制键11，LED红光源、LED绿光源和LED黄光源组合对细胞进行刺激；内置的电机通过皮带带动滚动轴承的内环转动，进而带动针筒旋转，既可使得LED光照更均匀、充分，也可防止如血小板、PRP之类血细胞的聚集现象，保证细胞生长活性。通过减少时间控制键8或增加时间控制键9可减少或增加照射时间，风扇5可散热，当温度达到25度，风扇会自动启动，保证细胞于LED灯照射下温稳定低于37度；通过液晶显示屏4可显示时间和温度，通道7与LED灯筒2内壁之间的玻璃罩隔绝LED灯与所检测样品并可平衡LED灯的照射强度，通过控制板自动温度、光照时间，以及控制电机和风扇5的启动和关闭。

促进细胞激活和分化的步骤如下：

(1)取细胞，置于针筒中，然后将针筒放入通道(7)中；

(2)打开LED光源和仪器启动键(10)，光照10-20min，即可。

其中，步骤(1)中，针筒放入通道(7)中后，LED光源与针筒的垂直距离为3-8cm。

其中，步骤(2)中，打开开LED光源和仪器启动键的同时，打开开启旋转控制键，其中旋转的速率为30转/分钟。

以下用实验例的方式来说明本发明有益效果：

实验例1采用本发明方法处理富含血小板血浆

一、仪器

本发明实施例1记载的细胞治疗转化仪。

二、处理方法

原料：采集健康人静脉外周血10ml于医用抗凝管内，立即颠倒混合5～10次，利用改进的2次离心法离心，第1次离心室温200g10min收集上清液；随后第2次室温离心1000g10min，弃掉上清约2/3后，剩余液混匀即为所制备的高浓缩富含血小板血浆(PRP)4-6ml。

实验分组为：未进行LED光辐射的对照组(不做处理)、仪器LED光辐射组(步骤(2)中，不打开开启外壳左上端旋转控制键，针筒不进行旋转，其余同旋转+仪器LED光辐射组)、旋转+仪器LED光辐射组按照如下方法处理：

(1)利用医用10ml注射器针筒吸入全部高浓缩富含血小板血浆，并伸入仪器的灯筒伸入口，利用伸入口处螺旋固定针筒，LED光源与针筒的垂直距离为3-8cm。

(2)打开LED光源和仪器启动键，并按动外壳上方时间控制键，设定细胞处理时间10Min；同时打开开启外壳左上端旋转控制键，最后按动仪器开始键，旋转的速率为30转/分钟，进行LED光照刺激。

(3)光照10min后，LED光源及旋转装置自动关闭，取出10ml注射器内高浓缩富含血小板血浆，随后进行部分重要生长因子的ELISA表达鉴定，主要包括VEGF,Ang-1,Ang-2,PDGF-BB,IL-1ra/IL-1F3。

三、结果：

ELISA实验结果显示(图3A-E)：

与对照组比较，血管内皮生长因子(VEGF)在仪器单独LED光辐射后表达量呈增加趋势但差异不显著，而VEGF在旋转+仪器LED光辐射条件下表达量显著增加(图3A)；

与对照组比较，血小板衍生因子(PDGF)经仪器单独LED光辐射和旋转+仪器LED光辐射后表达量均呈显著增加规律，其中旋转+仪器LED光辐射后PDGF表达量最高，与对照组比较其PDGF表达量增加达10倍(图3B)；

与对照组比较，促血管生成素2(Ang-2)经仪器单独LED光辐射和旋转+仪器LED光辐射后表达量均无明显变化(图3D)，但促血管生成素1(Ang-1)经旋转+仪器LED光辐射后其表达量呈一个显著增加规律(图3C)；

与对照组比较，人白细胞介素1受体拮抗剂(IL-1ra/IL-1F3)，经仪器单独LED光辐射后表达量无明显变化，但经旋转+仪器LED光辐射后其表达量呈显著增加规律(图3E)。

为进一步观察细胞激活状态及效果，本实验在ELISA实验显色前后分别对各生长因子颜色状态进行拍照，结果显示(图4)：

ELISA实验显色前各组生长因子呈浅绿色、绿色或深绿色(绿色越深其表达量越高)，ELISA实验显色后各组生长因子呈不同程度浅黄色、黄色或深黄色(黄色越深其表达量越高)，其中经旋转+仪器LED光辐射后表达量增高的生长因子显色前后颜色较深，提示单独LED光辐射与旋转+仪器LED光辐射可刺激细胞激活与分化状态，其中，旋转+仪器LED光辐射的效果最佳。

四、讨论：

血管内皮生长因子(VEGF)是由血管内皮细胞分泌的一种强烈的有丝分裂原，能够有效刺激内皮细胞迁移增殖，诱导血小板活化因子和内皮纤溶酶原活化因子的产生。血小板衍生因子(PDGF)是一种重要的促有丝分裂因子，具有刺激特定细胞群分裂增殖的能力。血管生成素是一类重要的促血管生成因子。血管生成素家族包括Ang-l、Ang-2、Ang-3、Ang-4四种分子，其中Ang-l和Ang-2与血管生成关系最为密切。

实验结果说明，本发明方法，即细胞治疗转化仪特定波段、电压的黄、绿、红3色LED混合光辐射，可有效刺激PRP内生长因子(如VEGF、PDGF-BB、Ang-1)表达增加，尤其在旋转速率为30转/分钟配合LED混合光辐射效果最佳，能够显著增强PRP内VEGF、PDGF-BB和Ang-1的表达，促进细胞生长激活和分化。

白细胞介素1受体拮抗剂(IL-1ra/IL-1F3)是白细胞介素1(IL-1)基因家族成员。IL-1ra特异性的与IL-1受体结合，可阻断IL-1与受体结合，从而阻断由IL-1介导的炎症反应，减轻由于免疫应答、感染、炎症反应等引起的组织损伤。实验结果说明，本发明方法，即旋转速率30转/分钟配合LED混合光辐射刺激可诱导IL-1ra显著上调表达，进而抑制PRP内大量炎症因子的表达，起到明显抗炎效果。

高浓缩富含血小板血浆(PRP)具有迅速止血、止痛、加速伤口愈合的作用，可极大程度减轻术后疤痕的形成，从上世纪九十年代中期开始，被广泛应用于各种外科手术、心脏手术以及整形手术，亦广泛用于医学美容方面。PRP自体细胞回春术是通过专利性的提取技术，把高浓度的血小板从我们自己的血液中提纯出来，再注射回自身有皱纹的皮肤，激活皮肤的自我修复能力，让皮肤的皱纹得到改善，肌肤变得紧致有光泽。

本细胞治疗转化仪可刺激促进PRP或干细胞内大量生长因子表达显著增加，且诱导抗炎因子白细胞介素1受体拮抗剂表达上调，说明用本仪器刺激PRP后，能促进PRP活性，增加大量生长因子的同时，提高其抗炎效果，降低患者注射疼痛感。

综上，本发明方法可以高效率诱导细胞激活，促进细胞生长和分化，如，提高血小板的血管内皮生长因子、血小板衍生因子血管生成素-1和/或白细胞介素1受体拮抗剂表达水平中的用途，进而提高高浓缩富含血小板血浆抗炎功效，促进高浓缩富含血小板血浆活性，临床应用前景良好。

Claims (10)

1.一种促进细胞激活和分化的方法，其特征在于：它是采用细胞治疗转化仪处理，所述细胞治疗转化仪包括底座、外罩(1)和位于外罩内部的LED灯筒(2)，所述外罩(1)一侧有针筒入口(3)，外罩表面设有液晶显示屏(4)和仪器启动键(10)，所述LED灯筒(2)内部有容纳针筒的通道(7)，所述通道(7)的一端开口与针筒入口(3)正对，所述通道(7)侧面有LED光源，所述外罩(1)内部有控制板，所述液晶显示屏(4)、LED光源和仪器启动键(10)与控制板电联接，所述外罩(1)与底座固定连接；所述LED灯筒(2)顶部设有灯座(6)，所述LED光源设于灯座(6)上，所述灯座(6)平行设有三排，分别安装LED红光源、LED绿光源和LED黄光源，每排等间距设有10个灯座(6)，所述灯座的排向与通道(7)的轴线平行；所述LED红光源波长620-625nm，电压1.9～2.5V；所述LED绿光源波长510-520nm，电压3.0～3.2V；所述LED黄光源波长585-590nm，电压1.9～2.2V；

包括如下步骤：

(1)取待处理细胞，置于针筒中，然后将针筒放入通道(7)中；

(2)打开LED光源和仪器启动键(10)，光照10-20min，即可。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述细胞治疗转化仪中，外罩(1)与针筒入口(3)相对的另一侧有风扇(5)，所述风扇(5)与控制板电联接。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述细胞治疗转化仪中，通道(7)与LED灯筒(2)内壁之间有一层玻璃罩。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述细胞治疗转化仪中，针筒入口(3)处安装有滚动轴承，所述滚动轴承的外环与针筒入口(3)的内壁配合，滚动轴承的内环伸出滚动轴承的两端，所述底座上有电机，所述电机通过皮带与内环的一端连接，内环另一端设有螺孔，有螺纹孔的一端位于外罩(1)外侧；所述外罩(1)上表面设有开启旋转控制键(11)和关闭旋转控制键(12)，所述电机、开启旋转控制键(11)和关闭旋转控制键(12)与控制板电联接；

步骤(2)中，打开开LED光源和仪器启动键(10)的同时，打开开启旋转控制键(11)，其中旋转的速率为30转/分钟。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述细胞治疗转化仪中，外罩(1)上表面设有增加时间控制键(9)和减少时间控制键(8)，所述增加时间控制键(9)和减少时间控制键(8)与控制板电联接。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述外罩(1)和LED灯筒(2)的材质为医用无铅不锈钢。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述外罩(1)的外表面和内表面及LED灯筒(2)的外表面均喷涂有烤漆。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，针筒放入通道(7)中后，LED光源与针筒的垂直距离为3-8cm。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述细胞为血小板、干细胞或巨核细胞。

10.权利要求1-9任意一项所述方法在提高血小板的血管内皮生长因子、血小板衍生因子血管生成素-1和/或白细胞介素1受体拮抗剂表达水平中的用途。