CN111518691B - 一种体外细胞共培养负压加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种体外细胞共培养负压加载装置，包括：细胞培养皿，在细胞培养皿上设置有多个培养腔；培养腔还设置有操作口；在相邻的两个所述培养腔之间设置有半高隔板，相邻的两个所述培养腔位于所述半高隔板上方的部分相互连通；底部基座，放置在细胞培养皿的下方，在底部基座上设置有多个负压腔；多个负压腔分别位于所述细胞培养皿的多个培养腔的正下方；每个负压腔与一套独立的负压装置连通设置；弹性薄膜，安装在所述细胞培养皿和所述底部基座之间，将每个所述培养腔与位于所述培养腔下方的负压腔隔离开。本发明提供了多种细胞在同一环境下共同培养，并且可实现独立控制各个细胞的力学加载，可用于多种不同细胞在拉伸应力作用下的共培养研究。

Description

一种体外细胞共培养负压加载装置

技术领域

本申请涉及生物力学工程研究领域，具体涉及一种能够施加不同的拉伸应力加载条件且能对多种细胞进行培养的体外细胞共培养负压加载装置。

背景技术

生物力学作为一门热门的新兴交叉学科越来越受到国内外研究人员的关注。而对于细胞力学加载装置的设计也为了满足实际的需要而不断的发展。最初的细胞加载方式多采用流动腔飞方式对其中的细胞施加剪切应力，例如在早期阶段，Frangos、Eskin等人设计了稳定流流动腔(S.G.Eskin,C.L.Ives,L.V.McIntire,et al.Response of culturedendothelial cells to steady flow[J].Microvascular Research,1984,28(1):87-94.)。早期的稳定流流动腔为单流道流动腔，仅能满足体外培养一种细胞的要求。之后经过多种形式的不断改进，现有技术已发展出双腔动态培养细胞系统(Gianni C，Antonio M，VittoriaR，et al.Bicompartmental device for dynamic cell coculture：design，realisationand preliminary results[J].Journal of Bioscience andBioengineering，2008，105(5)：536-544.)等可用于在同一环境下共培养不同种细胞的流动腔培养系统。但流动腔加载多细胞不仅两细胞无法单独控制受力的大小，而且在实际的细胞的接种、培养和观察的过程中操作较为复杂。

而在现有的研究中，用拉伸应力来模拟细胞受力也是一种较好的方式。例如美国International公司研制的FLEXCELL细胞加载系统就是一种方便的细胞拉伸应力加载装置(Banes A J.Apparatus for growing cells in culture under shear stress and/orstrain[J].2003.)，结合Transwell培养皿一起使用已经完成了许多加载拉伸应力细胞共培养的研究。但是这样的设备无法对于两种细胞同时进行加载，在实验使用和结果上并不能令一些研究者满意。

目前力学因素对不同细胞影响是目前研究的热点。但多数研究中只能对单细胞进行单独的拉伸应力加载，然后再观测对另一种正常状态培养细胞的影响。对于生物体来说，力学加载在多数情况下是同时作用于两种细胞的，相关装置不能很好的模拟体内细胞共受力的状态。因此，目前生物力学研究领域中亟需一种能够提供拉伸力加载的双细胞共培养装置来开展后续的相关技术研究。

发明内容

本申请解决的是现有技术只能对单细胞进行单独的拉伸应力加载培养，缺少能够同时对不同细胞进行共培养的拉伸力加载装置的技术问题，进而提供一种能够施加不同的拉伸应力加载条件且能对多种细胞进行培养的体外细胞共培养负压加载装置。

本申请解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种体外细胞共培养负压加载装置，包括：细胞培养皿，在所述细胞培养皿上设置有多个培养腔；每个所述培养腔的底端贯穿所述细胞培养皿的底面设置，在所述细胞培养皿的底面上形成底端开口，所述培养腔还设置有操作口；在相邻的两个所述培养腔之间设置有半高隔板，所述半高隔板由所述细胞培养皿的底面向上延伸，所述半高隔板沿竖直方向上的高度小于所述培养腔沿竖直方向上的高度，相邻的两个所述培养腔位于所述半高隔板上方的部分相互连通；底部基座，安装在所述细胞培养皿的下方，在所述底部基座上设置有多个负压腔；所述多个负压腔分别位于所述细胞培养皿的多个培养腔的正下方；每个所述负压腔与一套独立的负压装置连通设置；弹性薄膜，置于所述细胞培养皿和所述底部基座之间，位于每个所述培养腔底端开口处的弹性薄膜部分的边缘被所述细胞培养皿和所述底部基座紧固夹持，将所述培养腔与位于所述培养腔下方的负压腔隔离开。

在所述半高隔板的上方设置有搅拌叶片，所述搅拌叶片位于相邻的两个所述培养腔的连通位置处。

在所述底部基座的顶面上，且环绕所述负压腔的顶端开口设置有环形接口，所述环形接口适宜插入所述培养腔的底端开口内，将所述弹性薄膜紧固夹持在所述环形接口的外壁面与所述培养腔底端开口处内壁面之间。

还设置有细胞培养盖板，所述细胞培养盖板以可拆卸的方式安装在所述细胞培养皿上，对所述多个培养腔的操作口形成不完全密封。

所述搅拌叶片安装在所述细胞培养盖板上。

所述培养腔设置为圆柱形腔体，每个所述培养腔的顶端贯穿所述细胞培养皿的顶面设置，在所述细胞培养皿的顶面上形成的顶端开口为所述操作口。

每套所述负压装置包括：负压接头，与所述负压腔连通设置；负压机，通过抽气管与所述负压接头连通。

在每个所述负压接头内安装有压力感应器；还设置有计算机，所述计算机分别与各个所述压力感应器和所述负压机的控制器连接，接收所述压力感应器传递的信号并控制所述负压机动作。

所述负压腔的底端开口处设置有内螺纹；所述负压接头设置有外螺纹，通过螺纹安装在所述负压腔的底端开口处。

所述弹性薄膜采用硅胶膜。

本发明所述的体外细胞共培养负压加载装置，优点在于：

本发明所述的体外细胞共培养负压加载装置，适用于多种双细胞加载拉伸应力的实验。本发明通过将细胞培养皿与底部基座和弹性薄膜联用，形成组合型细胞培养器，可提供多个培养腔用于细胞培养。所述细胞培养皿和底部基座对培养腔底端开口处的弹性薄膜部分的边缘形成夹持，使得每个培养腔底部开口处的所述弹性薄膜被固定夹持在所述细胞培养皿和底部基座之间。多套独立的负压装置通过底部基座上的气体通孔分别与多个培养腔连通，利用负压装置对负压腔进行抽气操作，使得所述弹性薄膜向着所述负压腔弯曲，形成拉伸加载，依靠负压机对密封腔中空气的抽离和补充来对薄膜产生周期性的拉伸应力，此时对薄膜的拉伸应力也同样作用于贴附的细胞。本发明通过设置多套独立的负压装置，可以对多个培养腔内的弹性薄膜施加不同的拉伸应力，从而用于探讨在同一培养环境中，不同细胞在不同拉伸应力下的共受力机制，可模拟人体中不同细胞共受力的状态。

同时，本发明在相邻的两个所述培养腔之间设置有半高隔板，所述半高隔板沿竖直方向上的高度小于所述培养腔沿竖直方向上的高度，相邻的两个所述培养腔位于所述半高隔板上方的部分相互连通，可实现两种或多种细胞的共同培养。前期，在相邻的培养腔中加入的培养液的液面高度位于所述半高隔板以下，实现细胞的分隔接种，在细胞贴壁后可再加入培养液，使培养液的液面高于所述半高隔板，从而实现细胞的共同培养，在力学加载的时候细胞产生的多种因子也可随着液体的流动在隔板两侧进行充分的交换。这种设置方式使得装置可以更好的探讨多种不同细胞在力学作用下自分泌产物相互作用关系，具有较好的实验应用范围和实际使用价值。当培养过程完成后，需要取出细胞时，倒去所有培养液，两侧依次消化取出细胞即可。

作为优选的实施方式，本发明所述的体外细胞共培养负压加载装置在所述半高隔板的上方设置有搅拌叶片，所述搅拌叶片位于相邻的两个所述培养腔的连通位置处。在培养过程中，通过开启所述搅拌叶片，可进一步促进两侧培养腔中的物质交换。

本发明所述的体外细胞共培养负压加载装置，其细胞培养盖板以可拆卸的方式安装在所述细胞培养皿上，通过开启盖板，可以很方便的种植和取出细胞。同时所述底部基座也以可拆卸的方式安装在所述细胞培养皿的下方，取下所述底部基座后，可以对弹性薄膜进行更换，而细胞培养皿、底部基座、细胞培养盖板则可以消毒后重复利用。

本发明所述的体外细胞共培养负压加载装置，通过负压装置中的压力传感器和控制装置，可以对不同培养腔底部的弹性薄膜进行不同力的负压拉伸。通过预先测量真空负压力与膜形变之间的关系即可以量化对细胞的拉伸力，从而提供多种细胞共同培养的环境，且各个培养腔内细胞的力学加载可以分别控制。

为使本发明所述的体外细胞共培养负压加载装置技术方案更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步说明。

附图说明

如图1所示为本发明所述的体外细胞共培养负压加载装置的组合型细胞培养器的结构示意图；

如图2所示为本发明所述的设置有搅拌叶片的组合型细胞培养器的结构示意图；

如图3所示为本发明所述的设置有搅拌轴的细胞培养顶盖的仰视图；

如图4所示为本发明所述的设置有搅拌轴的细胞培养顶盖在所述细胞培养皿上的组合安装图；

如图5所示为本发明所述的设置有磁石的底部基座的结构图；

如图6所示为本发明所述的体外细胞共培养负压加载装置的整体系统图；

如图7所示为本发明所述的设置有三个培养腔的细胞培养皿的结构图；

如图8所示为本发明所述的设置有三个负压腔的底部基座的结构图；

其中，附图标记为：

1-细胞培养盖板；11-搅拌轴；12-搅拌叶片；13-控制面板；2-细胞培养皿；21-半高隔板；22-培养腔；23-操作口；3-弹性薄膜；4-底部基座；41-环形接口；42-磁石；43-负压腔的内螺纹；5-负压接头；51-负压接头的抽气孔；52-负压接头的外螺纹；6-抽气管；7-负压机；8-计算机；9-压力传感器。

具体实施方式

需要说明的是，本实施方式中涉及方位上的“顶”和“底”是相对于装置使用时的状态而言的，装置使用时在竖直方向上位于上方的端面为顶面，反之为底面。

实施例1

本实施例提供了一种体外细胞共培养负压加载装置，包括如图1所示的组合型细胞培养器，所述组合型细胞培养器进一步包括：

细胞培养皿2，本实施例在所述细胞培养皿2上设置有两个培养腔22，本实施例中所述细胞培养皿2设置为矩形板状结构，所述培养腔22设置为圆柱形腔体；每个所述培养腔22的底端贯穿所述细胞培养皿2的底面设置，在所述细胞培养皿2的底面上形成底端开口。本实施例中所述的负压加载装置，在相邻的两个所述培养腔22之间设置有半高隔板21，所述半高隔板21由所述细胞培养皿2的底面向上延伸，所述半高隔板21沿竖直方向上的高度小于所述培养腔22沿竖直方向上的高度，相邻的两个所述培养腔22位于所述半高隔板21上方的部分相互连通。本实施例中，所述半高隔板21位于两个圆柱形腔体之间，且位于两个圆柱形腔体的圆形截面的两条外公切线之间的部分壁面均设置为半高隔板21。所述培养腔22还设置有操作口23，本实施例中每个所述培养腔22的顶端贯穿所述细胞培养皿2的顶面设置，在所述细胞培养皿2的顶面上形成的顶端开口即为所述操作口23，因设置有所述半高隔板21，两个所述培养腔22位于所述培养腔上方的部分相互连通，因此本实施例中两个所述培养腔22的操作口23相连通设置，形成一个开口结构。本实施例中每个所述培养腔22的直径为60mm，深度为20mm。作为优选的实施例，所述半高隔板21与所述培养腔22沿竖直方向上的高度之比为1:2，即所述半高隔板21的高度为10mm。

细胞培养盖板1，以可拆卸的方式安装在所述细胞培养皿2上，本实施例中所述细胞培养盖板1直接放置在所述细胞培养皿2上。所述细胞培养盖板1放置安装在所述细胞培养皿2上时，盖板与所述培养腔22的操作口23之间形成间隙，从而对所述两个培养腔22的操作口23形成不完全密封。为了便于观察，所述细胞培养盖板1采用透明盖板。

底部基座4，放置在所述细胞培养皿2的下方，在所述底部基座4上设置有两个负压腔；所述两个负压腔的分别位于所述细胞培养皿2的多个培养腔22的正下方；每个所述负压腔与一套独立的负压装置连通设置。其中，每套所述负压装置包括负压接头5、抽气、和负压机7。所述负压接头5与所述负压腔连通设置。本实施例中所述负压腔的底端开口处设置有内螺纹43；所述负压接头5设置有外螺纹52，通过螺纹安装在所述负压腔的底端开口处，形成密闭连通。所述负压机7通过抽气管6与所述负压接头5连通，在负压接头5的侧壁上设置有抽气孔51，所述抽气管6与所述抽气孔51连通设置。所述负压机7连接设置有控制器，所述控制器可控制所述负压机7的动作。

本实施例在所述细胞培养皿2和所述底部基座4之间还安装有弹性薄膜3，所述弹性薄膜3优选采用硅胶膜，具体为

Membranes膜，所述弹性薄膜3将每个所述培养腔22与位于所述培养腔22下方的负压腔隔离开，本实施例在所述底部基座的顶面上，且环绕每个所述负压腔的顶端开口均设置有环形接口41，所述环形接口41适宜插入所述培养腔的底端开口内，所述环形接口41的外壁面与所述培养腔底端开口处的内壁面之间留有环形间隙，所述环形间隙的尺寸小于所述弹性薄膜的厚度，从而可将所述弹性薄膜紧固夹持在所述环形接口41的外壁面与所述培养腔底端开口处内壁面之间。所述环形接口41具有一定的高度，优选为5mm，从而一方面保证有足够的夹持面积，对弹性薄膜形成稳定夹持；另一方面防止环形接口41过长导致插入培养腔底端开口处时对弹性薄膜形成大力度的拉扯，使得弹性薄膜的弹性性能受到影响。边缘被紧固夹持的位于所述培养腔底端开口处的所述弹性薄膜3可对培养腔22与负压腔之间的连通形成隔离，同时也可防止所述弹性薄膜与培养腔底端开口处形成“漏液”缝隙。

使用本实施例中所述的体外细胞共培养负压加载装置的进行细胞培养的实验过程为：

首先取下所述细胞培养盖板1，通过操作口23向两个培养腔22中分别接种细胞，在接种细胞时保持培养液液面低于半高隔板21，待细胞与底部的硅胶膜完全贴壁之后可再入培养液至高于隔板，此时培养液的液面高度约为培养腔22整体高度的3/4。然后盖上所述细胞培养盖板1，控制所述负压机7进行动作，对两个负压腔分别周期性地施加不同的拉伸应力，模拟不同力负载下的双细胞共培养。当细胞需要取出时，倒去所有培养液，两侧依次消化取出细胞即可。本实施例中所述的体外细胞共培养负压加载装置，两台单独工作的负压机7可以对两侧施加不同的拉伸应力，从而适用于更多实验对不同加载拉伸应力的要求，实验开始后，两个腔体位于半高隔板21上方的培养液可相互交换，从而更好地模拟人体内不同细胞在力学作用下自分泌产物之间的相互作用。

实施例2

本实施例提供了一种体外细胞共培养负压加载装置，包括如图2所示的组合型细胞培养器，所述组合型细胞培养器进一步包括：

细胞培养皿2，本实施例在所述细胞培养皿2上设置有两个培养腔22，本实施例中所述细胞培养皿2设置为矩形板状结构，所述培养腔22设置为圆柱形腔体；每个所述培养腔22的底端贯穿所述细胞培养皿2的底面设置，在所述细胞培养皿2的底面上形成底端开口。本实施例中所述的负压加载装置，在相邻的两个所述培养腔22之间设置有半高隔板21，所述半高隔板21由所述细胞培养皿2的底面向上延伸，所述半高隔板21沿竖直方向上的高度小于所述培养腔22沿竖直方向上的高度，相邻的两个所述培养腔22位于所述半高隔板21上方的部分相互连通；本实施例中，位于两个圆柱形腔体之间，且位于两个圆柱形腔体的圆形截面的两条外公切线之间的部分壁面均设置为半高隔板21。所述培养腔22还设置有操作口23，本实施例中每个所述培养腔22的顶端贯穿所述细胞培养皿2的顶面设置，在所述细胞培养皿2的顶面上形成的顶端开口即为所述操作口23，因设置有所述半高隔板21，所以两个所述培养腔22的操作口23相连通设置，形成一个开口结构。本实施例中每个所述培养腔22的直径为60mm，深度为20mm。所述半高隔板21与所述培养腔22沿竖直方向上的高度之比为1:2，即所述半高隔板21的高度为10mm。

细胞培养盖板1，以可拆卸的方式安装在所述细胞培养皿2上，本实施例中所述细胞培养盖板1直接放置在所述细胞培养皿2上。所述细胞培养盖板1安装在所述细胞培养皿2上时，盖板与所述培养腔22的操作口23之间形成间隙，从而对所述两个个培养腔22的操作口23形成不完全密封。为了便于观察，所述细胞培养盖板1采用透明盖板。本实施例中所述的体外细胞共培养负压加载装置，在所述细胞培养盖板1的底面上设置有搅拌轴11，如图3和图4所示，在所述搅拌轴11上安装有搅拌叶片12，当所述细胞培养盖板1安装在所述细胞培养皿2上时，所述搅拌叶片12位于所述半高隔板21的上方，且位于相邻的两个所述培养腔22的连通位置处，所述搅拌叶片12的控制面板13安装在所述细胞培养盖板1的上方，用于控制所述搅拌叶片12的启停及搅拌速率。

底部基座4，放置在所述细胞培养皿2的下方，同样为矩形板状结构。在所述底部基座4上设置有两个负压腔；所述两个负压腔的分别位于所述细胞培养皿2的多个培养腔22的正下方；每个所述负压腔与一套独立的负压装置连通设置。其中，每套所述负压装置包括负压接头5、抽气管6、和负压机7。所述负压接头5与所述负压腔连通设置。本实施例中所述负压腔的底端开口处设置有内螺纹43；所述负压接头5设置有外螺纹52，通过螺纹安装在所述负压腔的底端开口处，形成密闭连通。所述负压机7通过抽气管6与所述负压接头5连通，在负压接头5的侧壁上设置有抽气孔51，所述抽气管6与所述抽气孔51连通设置。所述负压机7连接设置有控制器，所述控制器可控制所述负压机7的动作。

本实施例在所述细胞培养皿2和所述底部基座4之间还安装有弹性薄膜3，所述弹性采用

Membranes硅胶膜，所述弹性薄膜3将每个所述培养腔22与位于所述培养腔22下方的负压腔隔离开。本实施例在所述底部基座的顶面上，且环绕每个所述负压腔的顶端开口均设置有环形接口41，所述环形接口41适宜插入所述培养腔的底端开口内，所述环形接口41的外壁面与所述培养腔底端开口处的内壁面之间留有环形间隙，所述环形间隙的尺寸小于所述弹性薄膜的厚度，从而可将所述弹性薄膜紧固夹持在所述环形接口41的外壁面与所述培养腔底端开口处内壁面之间。所述环形接口41具有一定的高度，优选为5mm。边缘被紧固夹持的位于所述培养腔底端开口处的所述弹性薄膜3可对培养腔22与负压腔之间的连通形成隔离，同时也可防止所述弹性薄膜与培养腔底端开口处形成“漏液”缝隙。

为了防止实验过程中所述细胞培养皿2和所述底部基座4之间发生晃动或因误操作导致二者脱离的现象，本实施例在所述底部基座4的顶部和所述细胞培养皿的底部设置有磁石，如图5所示，所述底部基座的磁石42嵌在所述底部基座4的顶面上，且设置在底部基座的四个角上，相应地，在所述细胞培养皿的底面上也嵌设有磁石(图中未示出)，二者的磁石极性相反，可产生吸力，当所述细胞培养皿2安装在所述底部基座4上时，磁石的吸引力使二者之间的结合更为稳定。

作为优选的实施例，本实施例在每个所述负压接头5内均安装有压力感应器。本实时方式还设置有计算机8，如图6所示，所述计算机8分别与各个所述压力感应器和负压机7的控制器连接。所述计算机8接收压力传感器9传递的信号信息并对信息进行分析，可根据分析结果调节所述控制器，通过控制器控制所述负压机7的动作。在计算机8上可预设两个培养腔22内的压力值，从而对两侧周期性的施加不同的拉伸应力。

使用本实施例中所述的体外细胞共培养负压加载装置的进行细胞培养的实验过程为：

首先取下所述细胞培养盖板1，通过操作口23向两个培养腔22中分别接种细胞，在接种细胞时保持培养液液面低于半高隔板21，待细胞与底部的硅胶膜完全贴壁之后可再入培养液至高于隔板，此时培养液的液面高度约为培养腔22整体高度的3/4。然后盖上所述细胞培养盖板1，启动所述搅拌装置缓慢进行搅拌，缓慢搅拌在促进不同培养腔22的上层培养液交换的同时，不对底部硅胶膜上的贴壁细胞形成扰动；同时通过计算机8下达指令，控制所述负压机7进行动作，对两个负压腔分别周期性地施加不同的拉伸应力，模拟不同力负载下的双细胞共培养。本实施例可基于python语言编写的计算机软件对周期性负压施加工程进行控制，基于前期的膜拉伸测量实验，通过软件可以根据膜材料的厚度和力学特性以及孔直径来计算出负压与膜材料形变的关系。在实验时的输入项包括：硅胶膜的弹性模量、硅胶膜厚度、细胞加载拉伸强度、细胞拉伸周期和时间。计算机软件根据用户输入的细胞加载拉伸强度、细胞拉伸周期(cycles/min)和时间(mins)来驱动负压机施加负压。其中一次负压拉伸硅胶膜和一次减压松弛硅胶膜的过程为一个细胞拉伸周期(a complete cycle)。由于两个负压腔的负压系统独立，可对两侧细胞施加不同的拉伸应力、拉伸周期及拉伸时间。

当细胞需要取出时，倒去所有培养液，两侧依次消化取出细胞即可。本实施例中所述的体外细胞共培养负压加载装置，设置有搅拌叶片12，可进一步促进两侧培养腔22中的物质交换。

实施例3

本实施例提供了一种体外细胞共培养负压加载装置，包括组合型细胞培养器，所述组合型细胞培养器进一步包括：

细胞培养皿2，本实施例在所述细胞培养皿2上设置有三个培养腔22，如图7所示，本实施例中所述细胞培养皿设置为三角形板，所述三角形板的每个角设置为圆弧过渡角。细胞培养皿上每个所述培养腔22均设置为圆柱形腔体；每个所述培养腔22的底端贯穿所述细胞培养皿2的底面设置，在所述细胞培养皿2的底面上形成底端开口。本实施例中所述三个培养腔22采用两两相邻设置，即每个培养腔22与另外两个培养腔22均采用相邻设置，在每相邻的两个所述培养腔22之间均设置有半高隔板21，所述半高隔板21由所述细胞培养皿2的底面向上延伸，所述半高隔板21沿竖直方向上的高度小于所述培养腔22沿竖直方向上的高度，相邻的两个所述培养腔22位于所述半高隔板21上方的部分相互连通。所述培养腔22还设置有操作口23，本实施例中每个所述培养腔22的顶端贯穿所述细胞培养皿2的顶面设置，在所述细胞培养皿2的顶面上形成的顶端开口即为所述操作口23，因设置有所述半高隔板21，所以三个所述培养腔22的操作口23相连通设置，形成如图6所示的一个开口结构。本实施例中每个所述培养腔22的直径为60mm，深度为20mm。所述半高隔板21的高度为10mm。

细胞培养盖板1，以可拆卸的方式安装在所述细胞培养皿2上，本实施例中所述细胞培养盖板1直接放置在所述细胞培养皿2上。所述细胞培养盖板1同样采用每个角设置为圆弧过渡角的三角形板。所述细胞培养盖板1安装在所述细胞培养皿2上时，盖板与所述培养腔22的操作口23之间形成间隙，从而对所述两个个培养腔22的操作口23形成不完全密封，所述细胞培养盖板1采用透明盖板。本实施例中所述的体外细胞共培养负压加载装置，在所述细胞培养盖板1的底面上设置有搅拌轴11，所述搅拌轴11沿竖直方向设置，本实施例中所述搅拌轴11设置有三个，在搅拌轴11上均安装有搅拌叶片12，当所述细胞培养盖板1安装在所述细胞培养皿2上方时，三个所述搅拌轴11上的所述搅拌叶片12分别位于每两两相邻的两个培养腔之间的半高隔板21的上方，且位于相邻的两个所述培养腔22的连通位置处。

底部基座4，放置在所述细胞培养皿2的下方，如图8所示，所述底部基座4同样设置为三角形板，所述三角形板的每个角设置为圆弧过渡角。在所述底部基座4上设置有三个负压腔；所述两个负压腔的分别位于所述细胞培养皿2的多个培养腔22的正下方；每个所述负压腔与一套独立的负压装置连通设置。其中，每套所述负压装置包括负压接头5、抽气管6、和负压机7。所述负压接头5与所述负压腔连通设置。本实施例中所述负压腔的底端开口处设置有内螺纹43；所述负压接头5设置有外螺纹52，通过螺纹安装在所述负压腔的底端开口处，形成密闭连通。所述负压机7通过抽气管6与所述负压接头5连通，所述负压机7连接设置有控制器，所述控制器可控制所述负压机7的动作。

本实施例在所述细胞培养皿2和所述底部基座4之间还安装有弹性薄膜3，所述弹性采用

Membranes硅胶膜，所述弹性薄膜3将每个所述培养腔22与位于所述培养腔22下方的负压腔隔离开。本实施例在所述底部基座的顶面上，且环绕每个所述负压腔的顶端开口均设置有环形接口41，所述环形接口41适宜插入所述培养腔的底端开口内，所述环形接口41的外壁面与所述培养腔底端开口处的内壁面之间留有环形间隙，所述环形间隙的尺寸小于所述弹性薄膜的厚度，从而可将所述弹性薄膜紧固夹持在所述环形接口41的外壁面与所述培养腔底端开口处内壁面之间。所述环形接口41具有一定的高度，优选为5mm。边缘被紧固夹持的位于所述底端开口处的所述弹性薄膜3可对培养腔22与负压腔之间的连通形成隔离，同时也可防止所述弹性薄膜与培养腔底端开口处形成“漏液”缝隙。

为了防止实验过程中所述细胞培养皿2和所述底部基座4之间发生晃动或因误操作导致二者脱离的现象，本实施例在所述底部基座4的顶部和所述细胞培养皿的底部同样设置有磁石，如图3所示，所述底部基座的磁石42嵌在所述底部基座4的顶面上，且设置在底部基座的三个角上，相应地，在所述细胞培养皿的底面上也嵌设有磁石，当所述细胞培养皿2安装在所述底部基座4上时，磁石的吸引力使二者之间的结合更为稳定。

作为优选的实施例，本实施例在每个所述负压接头5内均安装有压力感应器。本实时方式还设置有计算机8，所述计算机8分别与各个所述压力感应器和控制器连接。所述计算机8接收压力传感器9传递的信号信息并对信息进行分析，可根据分析结果调节所述控制器，通过控制器控制所述负压机7的动作。在计算机8上可预设两个培养腔22内的压力值，从而对两侧周期性的施加不同的拉伸应力。

使用本实施例中所述的体外细胞共培养负压加载装置的进行细胞培养的实验过程为：

首先取下所述细胞培养盖板1，通过操作口23向两个培养腔22中分别接种细胞，在接种细胞时保持培养液液面低于半高隔板21，待细胞与底部的硅胶膜完全贴壁之后可再入培养液至高于隔板，此时培养液的液面高度约为培养腔22整体高度的3/4。然后盖上所述细胞培养盖板1，启动所述搅拌装置缓慢进行搅拌，缓慢搅拌在促进不同培养腔22的上层培养液交换的同时，不对底部硅胶膜上的贴壁细胞形成扰动；同时通过计算机8下达指令，控制所述负压机7进行动作，对两个负压腔分别周期性地施加不同的拉伸应力，模拟不同力负载下的双细胞共培养。本实施例同样可基于python语言编写的计算机软件对周期性负压施加工程进行控制，过程同实施例2。当细胞需要取出时，倒去所有培养液，两侧依次消化取出细胞即可。本实施方式中所述的体外细胞共培养负压加载装置，设置有三个培养腔22，培养腔22之间两两相邻且设置有半高隔板21，再经搅拌装置搅拌可实现三个培养腔22中培养液的物质交换，适用于模拟三种细胞的共培养。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (8)

1.一种体外细胞共培养负压加载装置，其特征在于，包括：

细胞培养皿，在所述细胞培养皿上设置有多个培养腔；每个所述培养腔的底端贯穿所述细胞培养皿的底面设置，在所述细胞培养皿的底面上形成底端开口，所述培养腔还设置有操作口；

在相邻的两个所述培养腔之间设置有半高隔板，所述半高隔板由所述细胞培养皿的底面向上延伸，所述半高隔板沿竖直方向上的高度小于所述培养腔沿竖直方向上的高度，相邻的两个所述培养腔位于所述半高隔板上方的部分相互连通；在所述半高隔板的上方设置有搅拌叶片，所述搅拌叶片位于相邻的两个所述培养腔的连通位置处；底部基座，安装在所述细胞培养皿的下方，在所述底部基座上设置有多个负压腔；所述多个负压腔分别位于所述细胞培养皿的多个培养腔的正下方；每个所述负压腔与一套独立的负压装置连通设置；

弹性薄膜，置于所述细胞培养皿和所述底部基座之间，位于每个所述培养 腔底端开口处的弹性薄膜部分的边缘被所述细胞培养皿和所述底部基座紧固夹持，将所述培养腔与位于所述培养腔下方的负压腔隔离开；在所述底部基座的顶面上，且环绕所述负压腔的顶端开口设置有环形接口，所述环形接口适宜插入所述培养腔的底端开口内，将所述弹性薄膜紧固夹持在所述环形接口的外壁面与所述培养腔底端开口处内壁面之间。

2.根据权利要求1所述的体外细胞共培养负压加载装置，其特征在于，还设置有细胞培养盖板，所述细胞培养盖板以可拆卸的方式安装在所述细胞培养皿上，对所述多个培养腔的操作口形成不完全密封。

3.根据权利要求2所述的体外细胞共培养负压加载装置，其特征在于，所述搅拌叶片安装在所述细胞培养盖板上。

4.根据权利要求3所述的体外细胞共培养负压加载装置，其特征在于，所述培养腔设置为圆柱形腔体，每个所述培养腔的顶端贯穿所述细胞培养皿的顶面设置，在所述细胞培养皿的顶面上形成的顶端开口为所述操作口。

5.根据权利要求1-4任一所述的体外细胞共培养负压加载装置，其特征在于，每套所述负压装置包括：负压接头，与所述负压腔连通设置；负压机，通过抽气管与所述负压接头连通。

6.根据权利要求5所述的体外细胞共培养负压加载装置，其特征在于，在每个所述负压接头内安装有压力感应器；还设置有计算机，所述计算机分别与各个所述压力感应器和所述负压机的 控制器连接，接收所述压力感应器传递的信号并控制所述负压机动作。

7.根据权利要求6所述的体外细胞共培养负压加载装置，其特征在于，所述负压腔的底端开口处设置有内螺纹；所述负压接头设置有外螺纹，通过螺纹安装在所述负压腔的底端开口处。

8.根据权利要求7所述的体外细胞共培养负压加载装置，其特征在于，所述弹性薄膜采用硅胶膜。

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