CN107067911A - 一种用于生物学研究的均匀磁场发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于生物学研究的均匀磁场发生装置,包括用于产生磁场的螺线管,螺线管缠绕于固定框上,螺线管的内部设有用于放置操作对象的平台,螺线管连接有电流生成装置,且电流生成装置连接于能够控制电流大小与方向的控制器。此种均匀磁场发生装置通过螺线管的设置以及对电流的调节,可以提供生物实验所需的均匀磁场环境,从而能够为在均匀磁场的条件下的生物特性的研究提供条件,生物具体可以为导入磁感应蛋白的细胞、组织、器官、整体动物、植物、或通过基因导入技术将表达目标蛋白的基因与磁性介质共同导入的细胞、组织、器官、整体动物、植物,可操作范围较广,在生物研究领域具有重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及生物实验技术领域,特别涉及一种用于生物学研究的均匀磁场发生装置。
背景技术
在生物工程中,磁场对生物的影响是一个重要的研究方向,尤其是均匀磁场对生物特性的影响,其对于磁场在治疗、保健等领域的应用具有指导意义。
然而,目前没有专门的装置能够用于研究均匀磁场条件下的生物特性,为此方向的科学研究造成了障碍。
因此,如何为均匀磁场的条件下的生物特性的研究提供条件,是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种用于生物学研究的均匀磁场发生装置,能够为在均匀磁场的条件下的生物特性的研究提供条件。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种用于生物学研究的均匀磁场发生装置,包括用于产生磁场的螺线管,所述螺线管缠绕于固定框上,所述螺线管的内部设有用于放置操作对象的平台,所述螺线管连接有电流生成装置,且所述电流生成装置连接于能够控制电流大小与方向的控制器。
优选地,所述螺线管的内部设有用于监控所述平台的摄像头,所述摄像头信号连接于所述控制器,所述控制器上设有用于显示所述平台上的实验现象的显示装置。
优选地,所述螺旋管的外侧设有屏蔽罩。
优选地,所述平台为透明的密封箱,所述密封箱上设有用于换气的换气装置,所述换气装置信号连接于所述控制装置。
优选地,所述密封箱内还设有温度控制装置,所述温度控制装置信号连接于所述控制器。
优选地,所述密封箱内设有磁力计,所述磁力计信号连接于所述控制装置,所述控制器还连接有用于在所述磁力计测得的实际磁场强度与所述螺线管产生的磁场强度不同时进行提醒的提醒装置。
优选地,所述螺线管的内部设有沿轴向延伸的滑道,所述密封箱通过传动装置滑动设于所述滑道上,且所述传动装置信号连接于所述控制器。
优选地,所述密封箱可拆卸连接于所述滑道。
优选地,所述传动装置包括设于所述滑道上的丝杆、配合连接于所述丝杆上的螺母、以及用于控制所述丝杆转动的电机,所述螺母固定连接于所述密封箱,所述电机信号连接于所述控制装置。
此种用于生物学研究的均匀磁场发生装置通过螺线管的设置以及对电流的调节,可以提供生物实验所需的均匀磁场环境,从而能够为在均匀磁场的条件下的生物特性的研究提供条件,生物具体可以为导入磁感应蛋白的细胞、组织、器官、整体动物、植物、或通过基因导入技术将表达目标蛋白的基因与磁性介质共同导入的细胞、组织、器官、整体动物、植物以及其他的细胞、组织、器官、整体动物、植物,可操作范围较广,在生物研究领域具有重大意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供均匀磁场发生装置的结构示意图;
图2为本发明所提供屏蔽罩的内部结构图;
图3为铁硫蛋白表达图;
图4为不同条件HeLa细胞增殖情况,其中,A为HeLa细胞导入铁硫蛋白基因,放置在均匀磁场中;B为未处理HeLa细胞,放置于均匀磁场中;C为未处理HeLa细胞,直接放于培养箱内。
图1和图2中,1为屏蔽罩,2为控制器,3为滑道,4为换气装置,5为密封箱,6为温度控制装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种用于生物学研究的均匀磁场发生装置,能够为在均匀磁场的条件下的生物特性的研究提供条件。
请参考图1和图2,图1为本发明所提供均匀磁场发生装置的结构示意图;图2为本发明所提供屏蔽罩的内部结构图。
本发明所提供用于生物学研究的均匀磁场发生装置的一种具体实施例中,包括用于产生磁场的螺线管,该螺线管缠绕在固定框上,螺线管的内部设有用于放置操作对象的平台,螺线管连接有电流生成装置,且电流生成装置连接于能够控制电流大小与方向的控制器2。其中,螺线管的直径以及线圈匝数可以根据实验的需要进行设定。
螺线管的内部可以生成均匀磁场,在进行生物实验时,将操作对象放置在平台之上,通过控制器2控制电流生成装置的电流大小与方向,可以实现对操作对象所受到的磁场强度的控制。
可见,此种用于生物学研究的均匀磁场发生装置通过螺线管的设置以及对电流的调节,可以提供生物实验所需的均匀磁场环境,从而能够为在均匀磁场的条件下的生物特性的研究提供条件,生物具体可以为导入磁感应蛋白的细胞、组织、器官、整体动物、植物、或通过基因导入技术将表达目标蛋白的基因与磁性介质共同导入的细胞、组织、器官、整体动物、植物以及其他的细胞、组织、器官、整体动物、植物,可操作范围较广,在生物研究领域具有重大意义。
具体地,螺旋管的内部可以设有用于监视平台的摄像头,该摄像头具体可以信号连接于控制器2,控制器2上可以设置用于显示平台上的实验现象的显示装置。摄像头与显示装置的设置可以对实验现象以及操作对象进行实时监控,便于研究人员掌握实验进程。
进一步地,摄像头可以连接存储器,存储器可以对拍摄内容进行存储,以便后期的进一步研究之用。
上述各个实施例中,螺旋管的外侧可以设有屏蔽罩1,以防止实验过程中外界磁场干扰螺线管内部的磁场,以保证实验结果的准确性,提高实验结果的参考价值。
具体地,平台可以为透明的密封箱5,且密封箱5上设有用于换气的换气装置4,该换气装置4信号连接于控制装置。将操作对象设置在密封箱5中,可以对操作对象在螺线管内的位置进行限定,防止活体生物在屏蔽罩1内乱跑,同时,换气装置4可以为活体生物提供其生存所需气体,以保证实验的正常进行。
进一步地,密封箱5内还可以设置有温度控制装置6,温度控制装置6信号连接于控制器2,通过控制器2可以对温度控制装置6进行控制,从而可以对实验环境中的温度进行控制,通过改变环境中的温度、磁场的参数来研究温度、磁场对操作对象的影响。
其中,温度控制装置6可以有多种设置方式,例如加热器、风扇等。
进一步地,密封箱5内可以设有磁力计,磁力计信号连接于控制装置,控制器2还可以连接有用于在磁力计测得的实际磁场强度与螺线管产生的磁场强度不同时进行提醒的提醒装置。当温度等环境因素对螺线管产生的磁场产生影响时,所需磁场强度可能与密封箱5中的实际磁场强度不符,此时,提醒装置可以进行提醒,以便研究人员对螺旋管中的电流进行调节,提高实验的准确性。
其中,提醒装置具体可以为指示灯、蜂鸣器或者其他提醒器。
上述各个实施例中,螺旋管的内部可以设有沿轴向延伸的滑道3,密封箱5可以通过传动装置滑动设置在滑道3上,且传动装置信号连接于控制器2。控制器2通过控制传动装置可以调节密封箱5在滑道3上的具体位置。在进行生物实验前,控制密封箱5移动到屏蔽罩1较外侧,将操作对象放入密封箱5内,然后再将密封箱5送入屏蔽罩1内。由于屏蔽罩1的体积可能较大,滑道3以及传动装置的设置便于密封箱5的位置控制,且方便了密封箱5在屏蔽罩1内的放入操作。
进一步地,密封箱5可以可拆卸地连接在滑道3上,从而可以根据操作对象的体积更换合适大小的密封箱5,以提高该均匀磁场发生装置的适用性。
上述各个实施例中,传动装置具体可以包括设置在滑道3上的丝杆、配合连接于该丝杆上的螺母、以及用于控制丝杆转动的电机,螺母固定连接该密封箱5,且电机信号连接于控制装置。丝杆的转动可以转换为螺母的线性运动,从而可以方便地实现密封箱5在屏蔽罩1中的运动。当然,传动装置也可以为传送带或者其他传动装置。
上述均匀磁场发生装置在一种具体实验中的应用如下:
主要试剂与仪器:人宫颈癌HeLa细胞,购自美国组织培养保藏中心(ATCC);高糖DMEM液体培养基和胎牛血清(FBS),购于美国Invitrrogen公司;胰酶,购自美国Gibco公司;蛋白酶体抑制剂MG132,购自德国Calbiochem公司;四甲基偶氮唑盐(MTT)和HEPES、DMSO,购自美国Sigma公司;CO2培养箱(Binder);超净工作台(北京东联哈尔仪器制造有限公司);低温高速离心机(Beckman);酶标仪(Bio-Rad);均匀磁场发生装置(自制)。
铁硫蛋白基因导入HeLa细胞:根据铁硫蛋白基因序列(如下序列)设计基因扩增引物,利用质粒导入,得到质粒表达载体,并转染至HeLa细胞。铁硫蛋白约45.39kD,以免疫印迹(Western blot,WB)技术分析铁硫蛋白表达。
GGCGTTAGACGTGCTGTGTTGTGATCACGTGGGCAGCTCCGGGCGCGGCGCTTGTTTTGGTTTCCTTCTAACTTGCCCACGGCAGCTTCGGGGTGAGCGACTTTCCTGCACCAGCTGCCGCGCCTGCTCACACCCTGACCTCGTTTTCGGGCTCTCTGAGCCCGCAGTTCCGCAAGCCCCTGGGGCGGGCTCCTGCCATGCCGCTAGTCCGCTACAGGAAGGTGGTCATCCTCGGATACCGCTGTGTAGTCCGAAAGGACAGAGGATGTGAATGTGGATGGATGATTTGGATACAACTGTCACACTGCTCCCCACAGGGAAGACATCTTTGGCACATCAATTTGTGGAAGGCGAGTTCTCGGAAGGCTACGATCCTACAGTGGAGAATACTTACAGCAAGATAGTGACTCTTGGCAAAGATGAGTTTCACCTACATCTGGTGGACACAGCAGGGATGAGTACAGCATTCTGCCCTATTCATTCATCATTGGGGTCCATGGTTATGTGCTTGTGTATTCTGTCACCTCTCTGCATAGCTTCCAAGTCATTGAGAGTCTGTACCAAAAGCTACATGAAGGCCATGGGAAAACCCGGGTGCCAGTGGTTCTAGTGGGGAACAAGGCAGATCTCTCTCCAGAGAGAGAGGTACAGGCAGTTGAAGGAAAGAAGCTGGCAGAGTCCTGGGGTGCGACATTTATGGAGTCATCTGCTCGAGAGAATCAGCTGACTCAAGGCATCTTCACCAAAGTCATCCAGGAGATTGCCCGTGTGGAGAATTCCTATGGGCAAGAGCGTCGCTGCCATCTCATGTGAGCCCTTGGGTGTGGGGTAACTGCCTTGCTTCTGCCCCCGGCACTTGCCATGTTCCAGTGGGGGGCAGATCCTCAGGACTTCACGGGTATAGTTGCCAGCTGTGTTCCTGGCCCCTGGACACACAGTGTGGCATCCTCATGTTTGCACACTTTCCCCAGGCTCCAGTGGCCTGGATGTCAATGTTTACAAAGGGGCAAGGACCTCTCATGGACACTGGCCTCTAGCCCTCTGTTTTTGTTTGATGAATTCTGTTATAACCTATGGGGTCAGGATATGAGTCCTGGGCATTATTTATCCAGGACCCATCCTCTTGGGTGGGTTTTGGGTGTTGGCTGGGTAAGGGGAGCCGGGGACTTCTGAAATAGAGCTGGCTCCCTGGGGTGACAATGTATATATGCAAATAAATTGAGAAATCTTTAAAAAAAAAAAAACATGTCGGCCGCCTCGGCCTATG
HeLa细胞培养:将导入铁硫蛋白基因的HeLa细胞置于37℃的温水中,并转移至含有10%胎牛血清的高糖DMEM培养基中培养,培养箱参数为:5%CO2、37℃、饱和湿度。
磁场对HeLa细胞增殖影响的检测:采用MTT法测定HeLa细胞的增殖情况。取对数生长期的HeLa细胞,胰酶消化后,制备成单细胞悬液,按1×103个/孔接种至96孔板,每个设6个复孔,于37℃,5%CO2条件下培养24h;分设三个实验组,A组为导入铁硫蛋白基因的HeLa细胞放置在磁场中,对照组B组不含铁硫蛋白基因的HeLa细胞放置在磁场中,未处理组C组不含铁硫蛋白基因的HeLa细胞直接放置于培养箱内,A、B两组的磁场强度为0.4T,三组细胞都在于37℃,5%CO2条件下分别培养10、20、30、40、50、60h后进行MTT检测:每孔加入终浓度为0.25mg/ml的MTT,于37℃,5%CO2条件下培养4h后,弃上清,加入DMSO,200μl/孔,振荡5min,酶标仪检测490nm处的吸光度A490值,绘制细胞生长曲线。试验独立重复3次。
统计学分析:应用SPSS 17.0软件进行统计学分析,数据以均值±标准差(mean±SD)表示,进行独立样本t检验,以P<0.05为差异有统计学意义。
铁硫蛋白的表达:对比含有铁硫蛋白基因的HeLa细胞(A组)和不含铁硫蛋白基因(B组)的Western实验结果,见图3,表明铁硫蛋白基因在HeLa细胞内得到较好的表达。
均匀磁场及铁硫蛋白基因对HeLa细胞增殖的影响:在生长曲线各时间点的空白组C组和对照组B组的A490值与A组两两比较(P<0.05),见图4。
从结果可以看到,A组在490nm处的吸光值随着时间的较缓慢,在约45h时与B、C组的A490值相近,细胞处于相近状态。B组和C组在观察初期(20h左右),A490值随时间变化曲线相似,表明此阶段两组细胞凋亡速率相近。B组细胞处于均匀磁场中,在第20至40h时间段内,凋亡速率变小,在第40h后与C组变化相同,A490值随时间变化曲线趋于平稳。
A组在前30h凋亡速度比B组的慢,结果表明铁硫蛋白基因在本实验条件下促进HeLa细胞的增殖。而B组与C组的中间阶段相比,凋亡速率变小,表明磁场对细胞增殖有一定的影响。该均匀磁场装置在抑制细胞凋亡方面,有明显作用效果。推测在均匀磁场的作用下,细胞代谢出的活性氧物种等促进衰老的因子速率变小,同时磁场具有增强细胞免疫活性等作用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的用于生物学研究的均匀磁场发生装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于生物学研究的均匀磁场发生装置,其特征在于,包括用于产生磁场的螺线管,所述螺线管缠绕于固定框上,所述螺线管的内部设有用于放置操作对象的平台,所述螺线管连接有电流生成装置,且所述电流生成装置连接于能够控制电流大小与方向的控制器。
2.根据权利要求1所述的用于生物学研究的均匀磁场发生装置,其特征在于,所述螺线管的内部设有用于监控所述平台的摄像头,所述摄像头信号连接于所述控制器,所述控制器上设有用于显示所述平台上的实验现象的显示装置。
3.根据权利要求1所述的用于生物学研究的均匀磁场发生装置,其特征在于,所述螺旋管的外侧设有屏蔽罩。
4.根据权利要求3所述的用于生物学研究的均匀磁场发生装置,其特征在于,所述平台为透明的密封箱,所述密封箱上设有用于换气的换气装置,所述换气装置信号连接于所述控制装置。
5.根据权利要求4所述的用于生物学研究的均匀磁场发生装置,其特征在于,所述密封箱内还设有温度控制装置,所述温度控制装置信号连接于所述控制器。
6.根据权利要求4所述的用于生物学研究的均匀磁场发生装置,其特征在于,所述密封箱内设有磁力计,所述磁力计信号连接于所述控制装置,所述控制器还连接有用于在所述磁力计测得的实际磁场强度与所述螺线管产生的磁场强度不同时进行提醒的提醒装置。
7.根据权利要求4所述的用于生物学研究的均匀磁场发生装置,其特征在于,所述螺线管的内部设有沿轴向延伸的滑道,所述密封箱通过传动装置滑动设于所述滑道上,且所述传动装置信号连接于所述控制器。
8.根据权利要求7所述的用于生物学研究的均匀磁场发生装置,其特征在于,所述密封箱可拆卸连接于所述滑道。
9.根据权利要求8所述的用于生物学研究的均匀磁场发生装置,其特征在于,所述传动装置包括设于所述滑道上的丝杆、配合连接于所述丝杆上的螺母、以及用于控制所述丝杆转动的电机,所述螺母固定连接于所述密封箱,所述电机信号连接于所述控制装置。
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