CN109355186A - 一种用于改变传统六孔板培养细胞流场环境的方法 - Google Patents

一种用于改变传统六孔板培养细胞流场环境的方法 Download PDF

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李志强
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    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
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Abstract

一种用于改变传统六孔板培养细胞流场环境的方法，包括检测目标细胞所需的流场环境，利用计算机三维建模软件，设计对应流场环境盖塞底部的流场坡，分别形成内外腔模具；导出STL格式文件，导入3D打印机中，打印出内外腔模型，并将内外腔模具组合在一起；称取相同质量透明液体硅胶A、B两种液体，混合后，浇注进模型内凝固成型；打开模具，取出成型好的盖塞将盖塞塞紧在六孔板上，进出口接上灌流液，灌流液通过设计好的流场坡产生不同的流场。该方法可以提升传统六孔板的功能，实现研究者需要的各种细胞的流场环境。可以体外模拟生物体内细胞的流场环境。

Description

一种用于改变传统六孔板培养细胞流场环境的方法
技术领域
本发明属于生物力学及机械领域，涉及一种用于改变传统六孔板培养流场环境的方法。主要强调使用3D打印出一种简易的模具，采用透明的硅胶液浇铸出一种盖塞，并把它应用于传统六孔板细胞培养的培养液流场。突破传统六孔板培养细胞的束缚，得到多种不同流场下培养出的细胞。
背景技术
生物流体就是植物生理液体，动物和人体内生理流体如血液、气体、尿液、淋巴液和其他体液等。生物流体力学是生物力学的一个分支，研究动物和人体内生理流体的流动、植物生理流动、动物运动中的流体力学问题、人工脏器中的流体力学问题以及生物技术(如生物反应器)中的流体力学问题等。
流体动力同细胞生长密切相关，例如，血液流动同血管内皮细胞的生长和形态有关；生物反应器内的流动直接影响反应器内细胞的生长。传统生物反应器对细胞体环境的模拟较少，传统的生物反应器对培养细胞流场环境的设置很少，但是充分模拟细胞流场环境，对处于流体环境细胞的研究具有非常重要的意义。
3D打印，是快速成型技术的一种。可以快速根据需求建立模型并且打印出来。主要是通过计算机CAD软件快速建模，再建立逐层的片区，导入打印机中，逐层打印出来。
模具，工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具。简而言之，模具是用来制作成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。
透明医用液体硅胶，分A、B两种液体，经过等质量混合均匀搅拌后，可以在常温下实现凝固成型。这让通过模具来快速修改产品需求变成了可能。
在现有的灌流培养装置中，虽然实现了细胞流体环境的模拟培养，但其制作复杂价格昂贵并且对于一些特殊流场环境是忽略的，从而使某些处于特定流场环境下的细胞，无法得到接近真实生存的环境。
发明内容
本发明目的是克服现有技术存在的上述不足，传统六孔板只能静态培养，现提供一种用于改变传统六孔板培养流场环境的方法。旨在提升传统六孔板培养的功能，而建立一种新型培养装置，使之可以作为灌流过程中培养小室并可应用于改变细胞流场环境。
本发明的技术方案：
一种用于改变传统六孔板培养细胞流场环境的方法，主要过程包括以下步骤：
第1步、检测目标细胞所需的流场环境，利用计算机三维建模软件，设计对应流场环境盖塞底部的流场坡，分别形成内外腔模具；
第2步、导出STL格式文件，导入3D打印机中，打印出内外腔模型，并将内外腔模具组合在一起；
第3步、用天平称取相同质量透明液体硅胶A、B两种液体，混合后，室温下轻轻混合搅拌均匀，用真空机除净气泡，浇注进模型内，等待1-2个小时凝固成型；
第4步、打开模具，取出成型好的盖塞，去掉多月的余料，灭菌后将盖塞塞紧在六孔板上，进出口接上灌流液，灌流液通过设计好的流场坡产生不同的流场。
所述盖塞底部的流场坡的形状为V字形、圆形、梯形或斜坡形。
所述外腔模具的形状为方形，中间为圆形型腔，型腔的底部为所设计的流场坡形状，外腔模具的上端四角开设有销钉孔；所述内腔模具的形状包括一个与外腔模具的方形对应的型腔上端盖，上端盖的中间为灌注口，上端盖的内侧中部设置有两个进出口腔柱，上端盖的内侧四角设置有与外腔模具上端四角的销钉孔对应的销钉柱。
本发明根据六孔板的尺寸和细胞所需要的流场环境进行内外腔模具的设计，通过3D打印的内外腔模具、医用液体硅胶以及通过模具实现的盖塞。
内外腔模具主要用计算机根据所需要的流场环境设计盖塞的底部形状，制造出模具流场坡1、灌流液进出口腔柱2、灌注口3和用来固定上下腔体的销钉柱4，分别形成内外腔模具三维打印模型，然后通过快速成型技术3D打印机，快速打印出不同底部形状的盖塞模具。
透明液体硅胶分A、B胶液体，混合均匀后，注入模具中，室温下凝固成型，之后打开模具得到可以直接塞在传统六孔板的盖塞。
硅胶盖塞具有较好的密封性，灌流系统通过连接盖塞的进出口6形成液体回路，灌流液在流经盖塞流场坡5时，流场性质产生变化如图4。利用这种方法可以通过不同的流场坡如图5，形成不同的流场环境。
本发明的优点和有益效果：
本发明通过改变传统六孔板培养细胞的形式，针对特殊细胞的流场环境，来设计盖塞底部的流场坡，从而得到可以在外界实现特定细胞所需要的相似的培养环境。同时盖塞的设计是依附于传统的六孔板的，大大节约灌流培养小室的成本，同时又可以很好的实现了灌流装置所要达到的效果。
附图说明
图1为盖塞的模具外腔模型截面图。
图2为盖塞的模具外腔模型俯视图。
图3为盖塞的模具外腔模型等轴测图。
图4为盖塞的模具内腔模型正视图。
图5为盖塞的模具内腔模型俯视图。
图6为盖塞的模具内腔模型等轴测图。
图7为以流线坡型盖塞模型图。
图8为流线型小室流场图。
图9为圆坡型流场盖塞模型图。
图10为梯形坡型流场盖塞模型图。
图11为斜坡型流场盖塞模型图。
图中，1为模具流场坡，2为进出口腔柱，3为灌注口，4为销钉柱，5为盖塞流场坡，6为盖塞进出口。
具体实施方式
一种用于改变传统六孔板培养细胞流场环境的方法，包括以下步骤：
第1步、检测目标细胞所需的流场环境，利用计算机三维建模软件，设计对应流场环境盖塞底部的流场坡，分别形成内外腔模具。所述外腔模具的形状如图1至图3所示为方形，中间为圆形型腔，型腔的底部为所设计的流场坡1的形状，外腔模具的上端四角开设有销钉孔；所述内腔模具的形状如图4至图6所示，包括一个与外腔模具的方形对应的型腔上端盖，上端盖的中间为灌注口3，上端盖的内侧中部设置有两个进出口腔柱2，上端盖的内侧四角设置有与外腔模具上端四角的销钉孔对应的销钉柱4。
第2步，导出STL格式文件，导入3D打印机中，打印出内外腔模型。将内外腔模具组合在一起。
第3步、用天平称取相同质量透明液体硅胶A、B两种液体，混合后，室温下轻轻混合搅拌均匀，用真空机除净气泡。浇注进模型内，等待1-2个小时凝固成型。
第4步、打开模具，取出成型好的盖塞，去掉多月的余料即可得到带有所设计流场坡形状的盖塞。如图7所示，该图显示的盖塞上的流场坡5的形状为V字形。根据需要，所述的盖塞上的流场坡5的形状还可以设计成如图9至图11所示的其他形状，如圆形、梯形或斜坡形等。
第5步、灭菌后将盖塞塞紧在六孔板上，进出口6接上灌流液，灌流液通过设计好的流场坡产生不同的流场。小室内流场的流线型如图8所示。

Claims (3)

1.一种用于改变传统六孔板培养细胞流场环境的方法，包括以下步骤：
第1步、检测目标细胞所需的流场环境，利用计算机三维建模软件，设计对应流场环境盖塞底部的流场坡，分别形成内外腔模具；
第2步、导出STL格式文件，导入3D打印机中，打印出内外腔模型，并将内外腔模具组合在一起；
第3步、用天平称取相同质量透明液体硅胶A、B两种液体，混合后，室温下轻轻混合搅拌均匀，用真空机除净气泡，浇注进模型内，等待1-2个小时凝固成型；
第4步、打开模具，取出成型好的盖塞，去掉多月的余料，灭菌后将盖塞塞紧在六孔板上，进出口接上灌流液，灌流液通过设计好的流场坡产生不同的流场，改变流场环境。
2.根据权利要求1所述的用于改变传统六孔板培养细胞流场环境的方法，其特征在于，所述盖塞底部的流场坡的形状为V字形、圆形、梯形或斜坡形。
3.根据权利要求1所述的用于改变传统六孔板培养细胞流场环境的方法，其特征在于，所述外腔模具的形状为方形，中间为圆形型腔，型腔的底部为所设计的流场坡形状，外腔模具的上端四角开设有销钉孔；所述内腔模具的形状包括一个与外腔模具的方形对应的型腔上端盖，上端盖的中间为灌注口，上端盖的内侧中部设置有两个进出口腔柱，上端盖的内侧四角设置有与外腔模具上端四角的销钉孔对应的销钉柱。
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