CN106191026B - 用于放射生物实验中的照射方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及放射生物实验方法技术领域，涉及一种用于放射生物实验中的照射方法。其包括以下步骤：将多组待照射贴壁细胞分别置于具有多个培养腔的培养皿本体的不同培养腔底壁内侧处，所述多个培养腔的底壁内侧面在同一水平面上，培养皿本体采用固体水材质制成；将培养皿本体置于一培养皿座本体内，培养皿座本体至少具有一用于放置培养皿本体的实验腔，培养皿座本体的底壁至少与所述多个培养腔的底壁内侧面平行且透明，之后在实验腔内放入清水；将培养皿座本体置入照射装置中，并使照射光线垂直于培养皿座本体底壁且自下而上的对所述多个培养腔的底壁进行照射。通过本发明的方法能够较佳的保证贴壁细胞能够具有相同的照射深度。

Description

用于放射生物实验中的照射方法

技术领域

本发明涉及放射生物实验方法技术领域，具体地说，涉及一种用于放射生物实验中的照射方法。

背景技术

放射治疗近百年来已成为肿瘤治疗的重要手段之一，根据美国国家癌症中心数据显示，80％的患者在肿瘤治疗的各个阶段都需要进行放射治疗，而放射生物实验是将放射线真正用于临床肿瘤放射治疗前的必经过程。随着化学治疗药物、分子靶向药物、其它放射防护剂和放射增敏剂的研发，国内外每个肿瘤治疗中心、肿瘤研究所、肿瘤放射治疗中心都需要通过放射生物实验来对不同药物和放射线结合后对肿瘤的控制效果进行科学严谨的实验研究。同时，国内外各项科研基金也必须通过放射生物实验取得实验室数据，因此放射生物实验在临床和科研方面的需求不断增加，对实验的质量控制也愈发严格。

放射生物实验通常以人体肿瘤株贴壁细胞为控制对象，将控制对象置于培养皿中进行人工培养，并照射放射线，在此过程中需要严格控制对细胞的放射性剂量，确保同一照射条件下培养皿的每个培养腔内的细胞株的受照射剂量均匀一致(这个是放射生物实验最重要也是最基本的法则)。

为了保证受照射剂量的均一性，就必须满足带电粒子平衡(charged particleequilibrium)的条件。带电粒子平衡是辐射剂量学中的重要概念，如图1所示，设体积为V的介质受到X(γ)射线照射，通过相互作用，X(γ)光子在其中释放出次级电子；由于次级电子具有一定的射程，X(γ)光子在其中O点附近的小体积ΔV内交给次级电子的能量，因为次级电子a逃逸小体积ΔV而不能全部被小体积ΔV吸收，同时在小体积ΔV外产生的次级电子b也可能把部分能量带入ΔV内；如果所有离开ΔV的次级电子带走的能量恰好等于进入ΔV的次级电子带入的能量，则称在O点处存在“电子平衡”。达到带电粒子平衡必须满足以下条件：(1)小体积ΔV周围的X(γ)辐射场必须是均匀的；(2)小体积ΔV周围的虚心部分的介质是均匀的；(3)小体积ΔV在各个方向离开介质边界的距离d要足够大，至少要大于次级电子在介质中的最大射程Rmax。

现有技术中，尚无一款专门针对放射生物实验的细胞培养皿。目前在放射生物实验中所采用的细胞培养皿均采用塑料(如聚苯乙烯)材质，且任一培养腔的外侧壁均暴露在空气中，这使得处于任意培养腔边缘处的控制对象不能够满足带电粒子平衡所要求上述条件(2)和(3)，进而严重影响剂量的均一性，造成非常大的实验误差，对实验数据的准确性造成巨大影响。

除上述之外，采用现有的照射方法，在保证实验条件均一致，同一细胞培养皿内不同培养腔处的控制对象，以及，同一培养腔内不同位置处的控制对象的存活率均会存在较为明显的差别，从理论来说该存活率差别不应当存在。在经大量的具有创造性的探究之下，发现，因放射线有一定的剂量建成厚度(Build up region，放射线照射到物体后，物体内吸收剂量按照深度的变化情况是按照深度从表面先增加后减少的规律，从物体表面开始达到最大剂量深度的厚度称为建成厚度，如图2所示)，使得细胞受照射剂量和深度密切相关而且敏感。

现有的照射方法，放射线均是自上而下的对细胞培养皿进行垂直照射，而为了保证不同培养腔内的控制对象具有相同的照射深度，均是通过对向每个培养腔内添加等量的培养液为实现的。这就导致：

(1)现有细胞培养皿，由于培养腔的孔径很小，在水表面张力作用下，培养腔孔壁处的水面会比培养腔中部要高，这就造成，采用现有照射方法进行照射时，即使同一培养腔内的控制对象(贴壁细胞)在中心处和边缘处实际的照射深度也存在毫米级的差异，因细胞厚度是微米级别，该毫米级的差异会造成同一培养腔内的控制对象(贴壁细胞)在受照射剂量上存在极大的偏差；

(2)不同培养腔之间存在不同几何形状的空腔结构，造成不同培养腔处达到带电粒子平衡的程度存在较大差异，从而导致不同培养腔内的控制对象存活率或存在明显的差异，从而对放射生物实验的细胞生存曲线计算造成极大干扰；

(3)人工添加培养液时不可能使得每个培养腔内的培养液量均一致，甚至于存在较大差异，因而造成了射线的从培养液到不同培养腔底层贴壁细胞的深度不同，从而导致不同培养腔处的控制对象(贴壁细胞)吸收剂量各不相同，造成明显的实验误差。

发明内容

为了能够克服现有技术的某种或某些缺陷，本发明提供了一种放射生物实验用细胞培养皿。

根据本发明的放射生物实验用细胞培养皿，其包括培养皿本体，培养皿本体的材质采用固体水。

本发明的细胞培养皿中，由于培养皿本体采用固体水材质制成，固体水几乎可以与水等效，使得培养皿本体与之内盛放的培养液在对光线的反射、材质的均匀性等方面能够达到极大的相近，使得处于培养皿本体内的控制对象(贴壁细胞)在进行照射时，控制对象(贴壁细胞)在培养腔的任意处均能够处于几近均匀的介质中，且照射光线能够几乎均匀的对控制对象(贴壁细胞)进行照射，控制对象(贴壁细胞)在各个方向上远离介质边缘的距离也足够大，从而能够较完美的达成带电粒子平衡的条件，从而能够实现高度的照射剂量均一性。

作为优选，培养皿本体包括固定板，固定板中部设有多个培养腔，所述多个培养腔的四周与固定板对应边缘间均形成连接边。

本发明的细胞培养皿中，设置多个培养腔使得实验人员能够同时对多组控制对象(贴壁细胞)进行比对实验，连接边的构造使得培养皿本体能够便于设置。

作为优选，所有连接边均向同一侧弯折形成一体的加固圈，任一连接边与加固圈间均设有至少一个加强板。

本发明的细胞培养皿中，由于培养皿本体的材质采用固体水，而固体水具有较低的硬度，通过设置加固圈和加强板，使得培养皿本体能够较佳的保持固定的形状，从而能够较佳的避免因培养皿本体处的形变而导致的实验误差。

作为优选，所述至少一个加强板包括设于任意相邻连接边连接处的第一加强板和对称设于第一加强板两侧的2个第二加强板。

本发明的细胞培养皿中，在相邻连接边的连接部位处能够同时设置第一加强板和位于第一加强板两侧的2个第二加强板，从而使得培养皿本体的拐角处能够具有较高的强度，从而使得培养皿本体在放置时，通过以培养皿本体的拐角处作为放置点，即可较佳的避免培养皿本体处的形变。

作为优选，培养皿本体处设有至少一个热释光剂量片。

本发明的细胞培养皿中，热释光剂量片的设置使得实验人员能够对培养皿本体各处的实际照射剂量进行追溯，从而能够较佳的对实验结果进行验证。

本发明的一种细胞培养皿中，培养皿本体的某一侧边的两端还均与对应相连侧边间形成倒角，从而使得实验人员能够较佳的对培养皿本体的方位进行识别，较佳的降低了实验过程中的操作错误率。

为了能够克服现有技术的某种或某些缺陷，本发明还提供了一种放射生物实验用的实验装置，其包括上述任意一种细胞培养皿。

根据本发明的放射生物实验用的实验装置，其还包括培养皿座本体，培养皿座本体内具有用于放置培养皿本体的实验腔和用于盛放清水的储水腔，实验腔与储水腔间通过一第一水泵和一第二水泵形成循环水路。

通过本发明的实验装置进行放射生物实验时，细胞培养皿能够设于实验腔内，储水腔内能够存放有清水，通过第二水泵能够将储水腔内的清水泵入实验腔内，从而使得培养皿本体完全处于水环境中，又由于培养皿本体整个是由固体水材料制成，因而照射光线不会在培养腔与清水及培养液的界面处产生较大的折射，从而使得照射光线能够较为稳定、均匀的对控制对象(贴壁细胞)进行照射，且使得照射介质的边界扩展到实验腔内清水的边界处，从而能够较佳实现照射剂量的均一性。

作为优选，实验腔对应培养皿本体外缘的任意转角处均设有支撑柱。

本发明的放射生物实验用的实验装置中，支撑柱的设置能够较佳的与培养皿本体的转角处进行配合，从而能够较佳的实现培养皿本体的平稳放置。

作为优选，实验腔内壁处设有至少一个定位块，所述至少一个定位块用于将培养皿本体压贴在支撑柱处。

本发明的放射生物实验用的实验装置中，定位块的设置能够较佳的保证培养皿本体在实验过程中不会出现如晃动能状况。

作为优选，定位块包括固定座和设于固定座处的弹性压片。

本发明的放射生物实验用的实验装置中，定位块能够包括固定座和设于固定座处的弹性压片，从而便于设置且便于培养皿本体的装、卸。

作为优选，培养皿座本体侧壁处设有至少一对提手部。

本发明的放射生物实验用的实验装置中，提手部的设置能够较佳的便于培养皿座本体的搬运。

为了能够克服现有技术的某种或某些缺陷，本发明还提供了一种用于放射生物实验中的照射方法，其能够基于上述任意一种实验装置(应当注意的是，采用某种实验装置进行时，应当至少保证实验腔的底面为透明面)而进行。

根据本发明的用于放射生物实验中的照射方法，其包括以下步骤：

步骤一，将多组待照射贴壁细胞分别置于具有多个培养腔的培养皿本体的不同培养腔底壁内侧面处，所述多个培养腔的底壁内侧面至少在同一水平面上，培养皿本体采用固体水材质制成；

步骤二，将经步骤一处理的培养皿本体置于一培养皿座本体内，培养皿座本体至少具有一用于放置培养皿本体的实验腔，培养皿座本体的底壁至少与所述多个培养腔的底壁内侧面平行且透明，之后在实验腔内放入清水，并保证实验腔内的水位至少高于任一贴壁细胞的高度且不至于淹没培养皿本体；

步骤三，将经步骤二处理后培养皿座本体置入照射装置中，并使照射光线垂直于培养皿座本体底壁且自下而上的对所述多个培养腔的底壁进行照射。

本发明所提供的照射方法中，通过对培养皿本体(培养腔)底面进行垂直照射，能够彻底消除因液体张力而导致的每个培养腔内的贴壁细胞在不同位置处的照射深度不一致的情况，而且也能够彻底消除因不同培养腔内培养液高度不同而导致的不同培养腔内的贴壁细胞的照射深度不一致的情况，从而能够保证所有贴壁细胞的照射深度均一致，以确保所有贴壁细胞吸收剂量的一致性。

另外，由于培养皿本体是由固体水材质制成，而在整个照射过程中，培养皿本体均是处于水环境中，且光线是经由实验腔内的清水到达培养皿本体处，从而能够较佳的确保照射光线能够均匀的对于每个培养皿本体内的贴壁细胞进行照射。

通过本发明的照射方法，能够不仅能够保证照射光线在贴壁细胞处能够达到较佳的带电粒子平衡，还使得照射光线对所有贴壁细胞的照射深度均一致，从而极大的保证了实验结果的精确性。

作为优选，培养皿座本体内还具有一盛放有清水的储水腔，实验腔与储水腔间通过一第一水泵和一第二水泵形成循环水路，在步骤二中，通过开启第二水泵将储水腔内的清水泵入实验腔内。

本发明所提供的照射方法中，储水腔、第一水泵和第二水泵的设置，较佳的实现了实验腔内清水的泵入或泵出。

作为优选，实验腔对应培养皿本体外缘的任意转角处均设有支撑柱，在步骤二中，通过将培养皿本体放置于支撑柱上以实现培养皿本体水平置于实验腔内。

作为优选，培养皿座本体的材质采用固体水。

本发明所提供的照射方法中，培养皿座本体的材质也能够采用固体水，从而更进一步的保证了照射光线的均匀性。

作为优选，实验腔内设有高度调节装置，在步骤二中，能够通过高度调节装置对多个培养腔底壁与实验腔底壁间的间距进行调节。

本发明所提供的照射方法中，通过设置高度调节装置，能够较佳的对所有的贴壁细胞的照射深度进行同步一致的调节。

附图说明

图1为带电粒子平衡的示意图；

图2为照射剂量与照射深度间的关系图；

图3为实施例1中的培养皿本体的示意图；

图4为实施例1中的培养皿本体的截面示意图；

图5为实施例2中的培养皿座本体的示意图；

图6为实施例2中的培养皿座本体的俯视图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。

实施例1

本实施例提供了一种放射生物实验用细胞培养皿，其包括培养皿本体100，培养皿本体100的材质采用固体水。

如图3所示，培养皿本体100包括固定板110，固定板110中部设有多个培养腔120，所述多个培养腔120的四周与固定板110对应边缘间均形成连接边130。

如图4所示。所有连接边130均向同一侧弯折形成一体的加固圈210，任一连接边130与加固圈210间均设有至少一个加强板。

本实施例中，所述至少一个加强板包括设于任意相邻连接边130连接处的第一加强板141和对称设于第一加强板141两侧的2个第二加强板142；培养皿本体100处设有至少一个热释光剂量片150。

本实施例中，培养皿本体100的其中一条连接边130的两端与对应相连连接边130间均设有倒角。

实施例2

本实施例提供了一种放射生物实验用实验装置，其包括实施例1中的培养皿本体100，还包括培养皿座本体300。

如图5、6所示，培养皿座本体300内具有用于放置培养皿本体100的实验腔310和用于盛放清水的储水腔320，实验腔310与储水腔320间通过一第一水泵331和一第二水泵332形成循环水路。

本实施例中，实验腔310对应培养皿本体100外缘的任意转角处均设有支撑柱311，实验腔310内壁处设有至少一个定位块312，所述至少一个定位块312用于将培养皿本体100压贴在支撑柱311处，定位块312包括固定座312a和设于固定座312a处的弹性压片312b。

本实施例中，培养皿座本体300侧壁处设有一对提手部340。

实施例3

本实施例提供了一种用于放射生物实验中的照射方法，其包括以下步骤：

步骤一，将多组待照射贴壁细胞分别置于具有多个培养腔120的培养皿本体100的不同培养腔120底壁内侧处，所述多个培养腔120的底壁具有相同厚度且在同一水平面上，培养皿本体100采用固体水材质制成；

步骤二，将经步骤一处理的培养皿本体100置于一培养皿座本体300内，培养皿座本体300至少具有一用于放置培养皿本体100的实验腔310，培养皿座本体300的底壁至少与所述多个培养腔120的底壁平行且透明，之后在实验腔310内放入清水，并保证实验腔310内的水位至少高于任一贴壁细胞的高度且不至于淹没培养皿本体100；

步骤三，将经步骤二处理后培养皿座本体300置入照射装置中，并使照射光线垂直于培养皿座本体300底壁且自下而上的对所述多个培养腔120的底壁进行照射。

本实施例中，培养皿座本体300内还具有一盛放有清水的储水腔320，实验腔310与储水腔320间通过一第一水泵331和一第二水泵332形成循环水路，在步骤二中，通过开启第二水泵332将储水腔320内的清水泵入实验腔310内。

本实施例中，实验腔310对应培养皿本体100外缘的任意转角处均设有支撑柱311，在步骤二中，通过将培养皿本体100放置于支撑柱311上以实现培养皿本体100水平置于实验腔310内。

本实施例中，培养皿座本体300的材质采用固体水。

本实施例中，实验腔310内设有高度调节装置，在步骤二中，能够通过高度调节装置对多个培养腔120底壁与实验腔310底壁间的间距进行调节。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.用于放射生物实验中的照射方法，其包括以下步骤：

步骤一，将多组待照射贴壁细胞分别置于具有多个培养腔(120)的培养皿本体(100)的不同培养腔(120)底壁内侧面处，所述多个培养腔(120)的底壁内侧面在同一水平面上，培养皿本体(100)采用固体水材质制成；

步骤二，将经步骤一处理的培养皿本体(100)置于一培养皿座本体(300)内，培养皿座本体(300)至少具有一用于放置培养皿本体(100)的实验腔(310)，培养皿座本体(300)的底壁与所述多个培养腔(120)的底壁内侧面平行且透明，之后在实验腔(310)内放入清水，并保证实验腔(310)内的水位至少高于任一贴壁细胞的高度且不至于淹没培养皿本体(100)；

步骤三，将经步骤二处理后培养皿座本体(300)置入照射装置中，并使照射光线垂直于培养皿座本体(300)底壁且自下而上的对所述多个培养腔(120)的底壁进行照射。

2.根据权利要求1所述的用于放射生物实验中的照射方法，其特征在于：培养皿座本体(300)内还具有一盛放有清水的储水腔(320)，实验腔(310)与储水腔(320)间通过一第一水泵(331)和一第二水泵(332)形成循环水路，在步骤二中，通过开启第二水泵(332)将储水腔(320)内的清水泵入实验腔(310)内。

3.根据权利要求1所述的用于放射生物实验中的照射方法，其特征在于：实验腔(310)对应培养皿本体(100)外缘的任意转角处均设有支撑柱(311)，在步骤二中，通过将培养皿本体(100)放置于支撑柱(311)上以实现培养皿本体(100)水平置于实验腔(310)内。

4.根据权利要求1所述的用于放射生物实验中的照射方法，其特征在于：培养皿座本体(300)的材质采用固体水。

5.根据权利要求1所述的用于放射生物实验中的照射方法，其特征在于：实验腔(310)内设有高度调节装置，在步骤二中，能够通过高度调节装置对多个培养腔(120)底壁与实验腔(310)底壁间的间距进行调节。