CN106434344A - 模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置 - Google Patents

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Abstract

模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置，属于生物学技术领域，由基台(1)、支柱固孔(2)、支柱(3)、固管架(4)、细胞培养管(5)、透气虑菌隔膜(6)、释气管(7)、连接软管(8)、导气管(9)、氧气罐(10)、控气阀(11)组成，其特征在于：所述的细胞培养管(5)共5根，最上面一根的末端向上弯折90°插入释气管(7)内；最下面一根的始端膨大形成缓冲管(12)；每根细胞培养管(5)石英玻璃质，圆筒形，玻璃质壁为石英玻璃质细胞培养管壁(14)，内部的空腔为圆柱形细胞培养管腔(15)，中间位置外面设置有玻璃质螺帽形固管垫(13)。该装置制作简单，可操作性强，成本低廉，效果明显。

Description

模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置
技术领域
本发明涉及一种模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置，属于生物学技术领域。
背景技术
癌细胞是癌症的实体表现，在身体某一位置有癌细胞并能够生长、繁殖、扩散，我们就说这个人患上了癌症。通常癌症的定义为，癌症又名恶性肿瘤，指的是细胞不正常增生，且这些增生的细胞可能侵犯身体的其他部分。癌细胞有三个显著的基本特征：不死性、迁移性和失去接触抑制。这三个特征给患者带来毁灭性的危害。如果癌症未经治疗，通常最终结果将导致死亡。比如在2012年，全球约有1410万人患癌，造成820万人死亡。氧气与人类的生存有着千丝万缕不可分割的联系，与此同时癌症的发生发展也会受到氧气的影响，与之关系密切。比如具备对于乳腺癌来说，肿瘤硬度和低氧环境会触发一个生物学开关，造成癌症干细胞启动促癌程序(Cancer Res.DOI:10.1158/0008-5472.CAN-160579)。科学家们已经发现作为一种免疫细胞类型，T细胞含有一组检测氧气的蛋白，这些蛋白起着限制肺部炎症的作用。然而，这项研究表明氧气也抑制T细胞的抗肿瘤活性，因而允许已扩散到肺部的癌细胞逃避免疫检测和建立转移性癌细胞集落。这组检测氧气的蛋白被称作含脯氨酰羟化酶结构域蛋白(prolyl hydroxylase domain-containing proteins,PHD蛋白)。PHD蛋白限制炎性T细胞产生，抑制它们参与癌症杀灭分子的能力(Cell,doi:10.1016/j.cell.2016.07.032)。来自比利时天主教鲁汶大学等机构的研究人员得出一项结论：肿瘤细胞中的氧气缺乏改变它们的基因表达，因而导致癌症生长(Nature,doi:10.1038/nature19081)。由此可见，氧气在癌症发生过程中发挥着极其关键的作用。这些实验均是在微观领域对癌症与氧气之间的关系进行推理和验证，都不能宏观地演示氧气与癌症之间的关系。因此如何研究出一种在在宏观条件下用肉眼就可判断氧气与癌症关系，特别是缺氧与癌细胞转移的相关性成为急需解决的一大难题，所以利用透明度较好的石英玻璃管，模拟血管对癌细胞进行体外培养，在培养过程中人为控制氧气的释放速度，让氧气在癌细胞培养液中游走，直观地观察氧气气泡逐渐变小，内部的氧气逐渐释放到培养液中，进而观察癌细胞的生长状态，特别是向四周扩散转移的情况，直观地演示氧气与癌症之间的关系，特别是对培养癌细胞增殖有效性的验证，发明一种模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置是必要的。
发明内容
为了克服在宏观条件下用肉眼就可判断氧气与癌症关系，特别是缺氧与癌细胞转移的相关性难题，本发明提供了模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置，该模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置利用透明度较好的石英玻璃管，模拟血管对癌细胞进行体外培养，在培养过程中人为控制氧气的释放速度，让氧气在癌细胞培养液中游走，直观地观察氧气气泡逐渐变小，内部的氧气逐渐释放到培养液中，进而观察癌细胞的生长状态，特别是向四周扩散转移的情况，最终达到直观地演示氧气与癌症之间的关系，特别是对培养癌细胞增殖有效性的验证的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置，由基台1、支柱固孔2、支柱3、固管架4、细胞培养管5、透气虑菌隔膜6、释气管7、连接软管8、导气管9、氧气罐10、控气阀11组成，其特征在于：所述的细胞培养管5共5根，最上面一根的末端向上弯折90°后朝上，插入释气管7内；最下面一根的始端膨大形成缓冲管12。每根细胞培养管5石英玻璃质，圆筒形，直径为0.4-0.8厘米，玻璃质壁为细胞培养管壁14，内部的空腔为细胞培养管腔15，中间位置外面设置一个玻璃质的螺帽形固管垫13。细胞培养管壁14石英玻璃质，厚度为0.1-0.5毫米。细胞培养管腔15圆柱形，直径为0.38-0.7厘米。螺帽形固管垫13玻璃质，外表面为六面形的螺帽形，相对两面间距为0.5-1厘米，中间为圆柱形，直径为0.38-0.7厘米，宽度为3-5毫米。透气虑菌隔膜6为公知的能够过滤细菌的微孔滤膜，孔径为0.22±0.02微米，位于释气管7的上底部。释气管7圆筒状，内径为0.4-0.8厘米，上端封堵，留有相互之间互成120°的直径为1-2毫米的3个小孔，下端敞口。连接软管8橡胶质，内径为0.4-0.8厘米，用于连接相邻的两根细胞培养管5，共4根。
所述的基台1长方体形，玻璃质、不锈钢质、铝合金质、铅质、陶瓷质或塑料质，长度为10-30厘米，宽度为8-24厘米，高度为1-3厘米，支柱3、固管架4、细胞培养管5和氧气罐10设置在基台1上表面，在长向中央1/4处有一个内表面具螺纹的支柱固孔2，支柱固孔2的螺纹与支柱3基部的固柱基丝23相啮合。支柱固孔2圆柱形，直径为0.5-1厘米，深度为0.8-2.5厘米。
所述的支柱3圆柱体，直径为0.5-1厘米，长度为10-20厘米，不锈钢质或铝合金质，下端具螺纹，称为固柱基丝23。支柱3从上到下依次垂直排列等距离固定5个固管架4，两个固管架4之间相距0.5厘米，固管架4通过焊接在支柱3上的固管架基22与支柱3相连接称为一个整体，5个固管架4位于支柱3同一侧的一条直线上，上下垂直排列，5个固管架4大小结构相同。
所述的固管架4由开闭合页16、卡垫腔17、张口杆18、唇基缝19、开口缝20、支杆21、固管架基22、上唇24、下唇25组成。卡垫腔17由上唇24和下唇25靠在一起闭合后形成，六面螺丝帽形，大小和形状同螺帽形固管垫13外缘，相对两面的间距为0.5-1厘米。张口杆18圆柱形，直径为1-2毫米，长度为2-5毫米，不锈钢质，基部连接在上唇24一侧下部中央，距离开口缝20有1-2毫米远。唇基缝19是上唇24和下唇25在开闭合页16处相邻形成的缝隙。开口缝20是上唇24和下唇25前端相靠形成的缝隙，在开口缝20处上唇24和下唇25中央相对位置设置一对能够相互吸引的直径为5毫米、高度为1-2毫米的圆柱形磁块。支杆21圆柱形，不锈钢质或铝合金质，直径为1-2毫米，长度为1-5厘米。固管架基22一端连接下唇25，与下唇25融为一体，另一端包裹一半支柱3，焊接在支柱3上，焊接面上下长度为2-5毫米。上唇24是固管架4可活动的部分，打开或闭合控制着固管架4与细胞培养管5之间的连接。下唇25是固管架4的主体，不能活动，上唇24和下唇25围成卡垫腔17。
所述的导气管9铜质，内径为1-2毫米，壁厚0.5-1毫米，长度为5-10厘米，一端连接在氧气罐10上，另一端连接缓冲管12，靠近缓冲管12处设置一个控气阀11。氧气罐10内存有液态或气态的氧气，结构和功能同公知的煤气罐，直径为5-10厘米，高度为5-20厘米。控气阀11同公知的煤气罐控气阀。缓冲管12圆柱状，内径为1-2厘米，高度为0.5-5厘米。
本发明的有益效果为，模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置利用，透明度较好的石英玻璃管，模拟血管对癌细胞进行体外培养，在培养过程中人为控制氧气的释放速度，让氧气在癌细胞培养液中游走，直观地观察氧气气泡逐渐变小，内部的氧气逐渐释放到培养液中，进而观察癌细胞的生长状态，特别是向四周扩散转移的情况，最终达到直观地演示氧气与癌症之间的关系，特别是对培养癌细胞增殖有效性的验证的目的。模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置所用装置制作简单，可操作性强，成本低廉，效果明显。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为本发明模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置的整体结构示意图。
图2为本发明模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置的细胞培养管结构示意图。
图3为本发明模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置的支柱和固管架结构示意图。
图中1.基台，2.支柱固孔，3.支柱，4.固管架，5.细胞培养管，6.透气虑菌隔膜，7.释气管，8.连接软管，9.导气管，10.氧气罐，11.控气阀，12.缓冲管，13.螺帽形固管垫，14.细胞培养管壁，15.细胞培养管腔，16.开闭合页，17.卡垫腔，18.张口杆，19.唇基缝，20.开口缝，21.支杆，22.固管架基，23.固柱基丝，上唇24，下唇25。
具体实施方式
实施例一：
如图所示，本发明模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置由基台1、支柱固孔2、支柱3、固管架4、细胞培养管5、透气虑菌隔膜6、释气管7、连接软管8、导气管9、氧气罐10、控气阀11、缓冲管12、螺帽形固管垫13、细胞培养管壁14、细胞培养管腔15、开闭合页16、卡垫腔17、张口杆18、唇基缝19、开口缝20、支杆21、固管架基22、固柱基丝23、上唇24、下唇25组成。基台1长方体形，玻璃质、不锈钢质、铝合金质、铅质、陶瓷质或塑料质，长度为10-30厘米，宽度为8-24厘米，高度为1-3厘米，支柱3、固管架4、细胞培养管5和氧气罐10设置在基台1上表面，在长向中央1/4处有一个内表面具螺纹的支柱固孔2，支柱固孔2的螺纹与支柱3基部的固柱基丝23相啮合，支柱3旋进支柱固孔2后，将支柱3与基台1牢固地固定在一起。支柱固孔2圆柱形，直径为0.5-1厘米，深度为0.8-2.5厘米。支柱3圆柱体，直径为0.5-1厘米，长度为10-20厘米，不锈钢质或铝合金质，下端具螺纹，称为固柱基丝23，能够旋进支柱固孔2。支柱3从上到下依次垂直排列等距离固定5个固管架4，两个固管架4之间相距0.5厘米，固管架4通过焊接在支柱3上的固管架基22与支柱3相连接称为一个整体，5个固管架4位于支柱3同一侧的一条直线上，上下垂直排列，5个固管架4大小结构相同，从而将5个细胞培养管5通过固管架4固定在支柱3上。每个固管架4由开闭合页16、卡垫腔17、张口杆18、唇基缝19、开口缝20、支杆21、固管架基22、上唇24、下唇25组成。开闭合页16结构和功能同公知合页，能够让上唇24在下唇25上开合。卡垫腔17由上唇24和下唇25靠在一起闭合后形成，六面螺丝帽形，大小和形状同螺帽形固管垫13外缘，正好容纳下螺帽形固管垫13，相对两面的间距为0.5-1厘米。张口杆18圆柱形，直径为1-2毫米，长度为2-5毫米，不锈钢质，基部连接在上唇24一侧下部中央，距离开口缝20有1-2毫米远。唇基缝19是上唇24和下唇25在开闭合页16处相邻形成的缝隙。开口缝20是上唇24和下唇25前端相靠形成的缝隙，在开口缝20处上唇24和下唇25中央相对位置设置一对能够相互吸引的直径为5毫米、高度为1-2毫米的圆柱形磁块，当上唇24放下靠近下唇25时，由于磁力作用可以使上唇24和下唇25吸在一起。支杆21圆柱形，不锈钢质或铝合金质，直径为1-2毫米，长度为1-5厘米，用于将下唇支撑在支柱3上。固管架基22是下唇25与支柱3相连处的结构，一端连接下唇25，与下唇25融为一体，另一端包裹一半支柱3，焊接在支柱3上，焊接面上下长度为2-5毫米。上唇24是固管架4可活动的部分，打开或闭合控制着固管架4与细胞培养管5之间的连接。下唇25是固管架4的主体，不能活动，上唇24和下唇25围成卡垫腔17，用于固定细胞培养管5。细胞培养管5共5根，最上面一根的末端向上弯折90°后朝上，插入释气管7内；最下面一根的始端膨大形成缓冲管12。每根细胞培养管5石英玻璃质，圆筒形，直径为0.4-0.8厘米，玻璃质壁为细胞培养管壁14，内部的空腔为细胞培养管腔15，用于培养癌细胞，中间位置外面设置一个玻璃质的螺帽形固管垫13。细胞培养管壁14石英玻璃质，厚度为0.1-0.5毫米。细胞培养管腔15圆柱形，直径为0.38-0.7厘米。螺帽形固管垫13玻璃质，外表面为六面形的螺帽形，相对两面间距为0.5-1厘米，中间为圆柱形，直径为0.38-0.7厘米，宽度为3-5毫米。由于培养时细胞先在细胞培养管5上生长，然后才逐渐向两侧扩散生长，而5个细胞培养管5上下垂直排列，在观察时就只能看到侧壁上生长的癌细胞，不能很好地观察在底壁上生长的癌细胞。为了解决这一矛盾，本申请设计了固管架4，同时在细胞培养管5中央设置与固管架4的卡垫腔17相适合的螺帽形固管垫13。这样，当需要培养癌细胞时，细胞培养管5被固定在固管架4内，当需要观察时，打开固管架4，拿出欲观察的细胞培养管5，结合橡胶质的连接软管8，即可方便地在显微镜下观察癌细胞的生长状况。透气虑菌隔膜6为公知的能够过滤细菌的微孔滤膜，孔径为0.22±0.02微米，位于释气管7的上底部，在阻挡细菌进入的同时能够让气体透过。释气管7圆筒状，内径为0.4-0.8厘米，上端封堵，留有相互之间互成120°的直径为1-2毫米的3个小孔，用于在衬上透气虑菌隔膜6后让气体释放出去；下端敞口，用于将细胞培养管5套入。连接软管8橡胶质，内径为0.4-0.8厘米，用于连接相邻的两根细胞培养管5，共4根。导气管9是将氧气从氧气罐10导入缓冲管12的铜质长管，内径为1-2毫米，壁厚0.5-1毫米，长度为5-10厘米，一端连接在氧气罐10上，另一端连接缓冲管12，靠近缓冲管12处设置一个控气阀11。氧气罐10内存有液态或气态的氧气，结构和功能同公知的煤气罐，直径为5-10厘米，高度为5-20厘米，能够为整个装置提供所需要的氧气。控气阀11同公知的煤气罐控气阀。缓冲管12圆柱状，内径为1-2厘米，高度为0.5-5厘米，能够将氧气速度和冲力降低，形成气泡在细胞培养管5缓慢移动。这样，通过控制控气阀11，让微弱的氧气进入缓冲管12，然后进入培养有癌细胞的细胞培养管5，在含有牛血清FBS的细胞培养液里移行的过程中，人为地为培养液添加了氧气，用于验证在氧气含量丰富时癌细胞的转移是否受到了抑制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书其等效物界定。

Claims (6)

1.模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置，由基台(1)、支柱固孔(2)、支柱(3)、固管架(4)、细胞培养管(5)、透气虑菌隔膜(6)、释气管(7)、连接软管(8)、导气管(9)、氧气罐(10)、控气阀(11)组成，其特征在于：所述的细胞培养管(5)共5根，最上面一根的末端向上弯折90°后朝上，插入释气管(7)内；最下面一根的始端膨大形成缓冲管(12)；每根细胞培养管(5)石英玻璃质，圆筒形，直径为0.4-0.8厘米，玻璃质壁为细胞培养管壁(14)，内部的空腔为细胞培养管腔(15)，中间位置外面设置一个玻璃质的螺帽形固管垫(13)；细胞培养管壁(14)石英玻璃质，厚度为0.1-0.5毫米；细胞培养管腔(15)圆柱形，直径为0.38-0.7厘米；螺帽形固管垫(13)玻璃质，外表面为六面形的螺帽形，相对两面间距为0.5-1厘米，中间为圆柱形，直径为0.38-0.7厘米，宽度为3-5毫米。
2.根据权利要求1所述的模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置，其特征在于：所述的基台(1)长方体形，玻璃质、不锈钢质、铝合金质、铅质、陶瓷质或塑料质，长度为10-30厘米，宽度为8-24厘米，高度为1-3厘米，支柱(3)、固管架(4)、细胞培养管(5)和氧气罐(10)设置在基台(1)上表面，在长向中央1/4处有一个内表面具螺纹的支柱固孔(2)，支柱固孔(2)的螺纹与支柱(3)基部的固柱基丝(23)相啮合；支柱固孔(2)圆柱形，直径为0.5-1厘米，深度为0.8-2.5厘米。
3.根据权利要求1所述的模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置，其特征在于：所述的支柱(3)圆柱体，直径为0.5-1厘米，长度为10-20厘米，不锈钢质或铝合金质，下端具螺纹，称为固柱基丝(23)；支柱(3)从上到下依次垂直排列等距离固定5个固管架(4)，两个固管架(4)之间相距0.5厘米，固管架(4)通过焊接在支柱(3)上的固管架基(22)与支柱(3)相连接称为一个整体，5个固管架(4)位于支柱(3)同一侧的一条直线上，上下垂直排列，5个固管架(4)大小结构相同。
4.根据权利要求1所述的模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置，其特征在于：所述的固管架(4)由开闭合页(16)、卡垫腔(17)、张口杆(18)、唇基缝(19)、开口缝(20)、支杆(21)、固管架基(22)、上唇(24)、下唇(25)组成；卡垫腔(17)由上唇(24)和下唇(25)靠在一起闭合后形成，六面螺丝帽形，大小和形状同螺帽形固管垫(13)外缘，相对两面的间距为0.5-1厘米；张口杆(18)圆柱形，直径为1-2毫米，长度为2-5毫米，不锈钢质，基部连接在上唇(24)一侧下部中央，距开口缝(20)1-2毫米的位置；唇基缝(19)是上唇(24)和下唇(25)在开闭合页(16)处相邻形成的缝隙；开口缝(20)是上唇(24)和下唇(25)前端相靠形成的缝隙，在开口缝(20)处上唇(24)和下唇(25)中央相对位置设置一对能够相互吸引的直径为5毫米、高度为1-2毫米的圆柱形磁块；支杆(21)圆柱形，不锈钢质或铝合金质，直径为1-2毫米，长度为1-5厘米；固管架基(22)一端连接下唇(25)，与下唇(25)融为一体，另一端包裹一半支柱(3)，焊接在支柱(3)上，焊接面上下长度为2-5毫米；上唇(24)是固管架(4)可活动的部分，打开或闭合控制着固管架(4)与细胞培养管(5)之间的连接；下唇(25)是固管架(4)的主体，不能活动，上唇(24)和下唇(25)围成卡垫腔(17)。
5.根据权利要求1所述的模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置，其特征在于：所述的导气管(9)铜质，内径为1-2毫米，壁厚0.5-1毫米，长度为5-10厘米，一端连接在氧气罐(10)上，另一端连接缓冲管(12)，靠近缓冲管(12)处设置一个控气阀(11)；氧气罐(10)内存有液态或气态的氧气，结构和功能同公知的煤气罐，直径为5-10厘米，高度为5-20厘米；控气阀(11)同公知的煤气罐控气阀；缓冲管(12)圆柱状，内径为1-2厘米，高度为0.5-5厘米。
6.根据权利要求1所述的模拟血管验证氧气浓度对抑制培养癌细胞增殖有效性的装置，其特征在于：所述的透气虑菌隔膜(6)为公知的能够过滤细菌的微孔滤膜，孔径为0.22±0.02微米，位于释气管(7)的上底部；释气管(7)圆筒状，内径为0.4-0.8厘米，上端封堵，留有相互之间互成120°的直径为1-2毫米的3个小孔，下端敞口；连接软管(8)橡胶质，内径为0.4-0.8厘米，用于连接相邻的两根细胞培养管(5)，共4根。
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