CN113293099A - 用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置，包括：发生池，充填有液体；电极，其设于所述发生池内，所述电极为两个，两个所述电极的一端分别与电源的正极和负极连接，两个所述电极设于同一水平线上，相对的另一端之间设有间隙；基片，其设于所述发生池内，位于所述电极的上方，所述基片中部设有通孔；以及载玻片，其设于所述发生池内，位于所述基片的上方，所述载玻片上生长有细胞。本发明的装置，产生微米级和纳米级气泡，微纳米气泡穿过带孔的基片，发生破裂后，对基片上的细胞产生一定的损伤，进而研究微纳米气泡与细胞作用的机制。设备装置简单，稳定性、可控性和重复性好。产生的气泡小，气泡均匀，稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及生物实验设备领域，特别涉及一种用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置。
背景技术
爆炸性创伤性脑损伤(bTBI)是一个重大的公共卫生难题，超过15万军人在战场上遭受爆炸，并被诊断为一种bTBI，bTBI可导致细胞/组织损伤，并导致临床和神经精神症状，如：疲劳、头痛、耳鸣、易怒等。爆炸对脑组织的损伤主要是爆炸产生的冲击波通过大脑传播，引发一连串的机械和生理事件，对大脑功能产生不利影响。国防和退伍军人脑损伤中心最近对8000多例bTBI患者进行了评估，在大多数情况下，只有一些症状得到诊断和治疗，目前尚无有效的治疗方法。治疗方法的发展首先需要明确了解介导此类损伤的机制。
细胞是人体构成的基本单元，细胞的特性与疾病密切相关，人体健康依赖于细胞性状，因此从细胞层面研究冲击波介导的损伤机制更有利于治疗方法的发展。已有研究表明，冲击波引起损伤的机制是微纳米气泡产生的微空化效应。因此，研究微纳米气泡与神经细胞作用的机制，对bTBI的有效治疗和修复具有重要意义。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置，该装置用于研究微纳米气泡与细胞作用的机制，克服现有微纳米气泡发生装置结构复杂，气泡稳定性差的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置，包括：发生池，其设有容腔，所述容腔内充填有液体；电极，其设于所述发生池内，所述电极为两个，两个所述电极的一端分别与电源的正极和负极连接，两个所述电极设于同一水平线上，相对的另一端之间设有间隙；基片，其设于所述发生池内，位于所述电极的上方，所述基片中部设有通孔；以及第一载玻片，其设于所述发生池内，位于所述基片的上方，所述第一载玻片上生长有细胞。
优选地，上述技术方案中，所述发生池的底部设有第二载玻片，所述第二载玻片上生长有细胞。
优选地，上述技术方案中，所述电极为铂针电极或钨针电极。
优选地，上述技术方案中，两个所述电极间隙的距离为150-2000μm。
优选地，上述技术方案中，所述电源为脉冲电源。
优选地，上述技术方案中，所述脉冲电源的工作条件为：脉冲频率为50-200Hz，功率为50-200mW，电流10-100mA，电压0.5-4kv。
优选地，上述技术方案中，所述基片为PDMS基片。
优选地，上述技术方案中，所述载玻片盖设在所述发生池上方，密封所述发生池，所述发生池设于冷却池内，所述冷却池内填充有冷却液。
优选地，上述技术方案中，所述电极与所述发生池的连接处设有密封圈。
优选地，上述技术方案中，所述发生池内充填的液体为自来水、超纯水或PBS溶液。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置，在发生池内设置有两根电极，电极与脉冲电源连接，脉冲电源产生冲击波，冲击波诱导微米级和纳米级气泡的产生，电极上方设有带孔的基片和生长细胞的基片，微纳米气泡穿过带孔的基片，发生破裂后，对基片上的细胞产生一定的损伤，进而研究微纳米气泡与细胞作用的机制。本发明的设备稳定性，可控性和重复性好，且装置简单。
(2)本发明的装置的微纳米气泡发生装置，产生的气泡小，气泡均匀，稳定性好。
附图说明
图1是本发明的用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置的结构示意图。
图2是实施例1条件下对产生微纳米气泡的检测数据曲线图；
图3是实施例2条件下对产生微纳米气泡的检测数据曲线图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，根据本发明具体实施方式的一种用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置，包括发生池1、电极2、电源3、基片4、载玻片5。发生池1为石英或透明亚克力板制成，发生池1设有容腔，容腔内充填有液体，液体可为自来水、超纯水、PBS溶液等。发生池1内设有两个电极2，发生池1的两侧设有小孔，两个电极2分别插入发生池1内，发生池1的小孔处用橡胶圈在小孔两端密封，防止漏液。电极2为钨针电极或铂针电极，电极21的一端与电源3的正极连接，电极22的一端与电源3的负极连接。电极21和电极22设于同一水平线上，两个电极的另一端相对设置，电极之间设有间隙。两个所述电极间隙的距离为150-2000μm。优选地，电源为脉冲电源。所述脉冲电源的工作条件为：脉冲频率为50-200Hz，功率为50-200mW，电流10-100mA，电压0.5-4kv。电极2与脉冲电源1连接，脉冲电源产生冲击波，冲击波诱导微米级和纳米级气泡的产生。两个电极2上方设有基片4，基片为PDMS基片。基片4设于发生池1内，基片4的中部设有通孔41。基片4的上方设有载玻片5，载玻片5的下表面生长有细胞。
本发明的装置工作流程是：脉冲电源3与电极2连接，脉冲电源产生冲击波，冲击波诱导微米级和纳米级气泡的产生。电极2产生的微纳米气泡穿过基片4的通孔41，发生破裂后，对载玻片上的细胞产生一定的损伤，进而研究微纳米气泡与细胞作用的机制。
优选地，发生池1的底部设有第二载玻片6，第二载玻片6上生长有细胞。即第二载玻片6位于两个电极2的下方，电极2产生的冲击波不会对位于发生池底部的载玻片6上的细胞造成影响。发生池底部设有带有生长细胞的载玻片6，用于做对比实验，证明不是冲击波对细胞造成的损伤而是微纳米气泡的破裂对细胞造成损伤。
优选地，载玻片5盖设在所述发生池1上方，载玻片5密封发生池1。发生池1设于冷却池7内，所述冷却池7内填充有冷却液。该冷却液为水。电极2作用于发生池内的溶液，溶液产生微纳米气泡，电极2工作时间较长时会产生热量，发生池内溶液受热温度升高，在较高的温度条件下，生长细胞的活性会降低甚至导致细胞死亡，影响实验的准确性。将发生池1置于冷却池7内，通过冷却池7的水对发生池1进行降温，保持生长细胞的活性，确保后续实验的准确性。载玻片5盖设在发生池1内，可防止微纳米气泡溢出，以及防止冷却池7内的液体进入发生池内。
实施例1
本实施例使用两个Pt电极连接脉冲电源，两个Pt电极的距离为200μm。脉冲电源的工作条件为：脉冲频率100Hz、功率100mW、电流30mA、电压1.5kv。发生池中加入超纯水，开启脉冲电源后，池子中的溶液会产生纳米气泡。检测发生池内微纳米气泡，检测结果如图2所示。超纯水的纳米气泡中位粒径为82.4nm，浓度为1.3×108个/mL。
实施例2
本实施例使用两个钨电极连接脉冲电源，两个钨电极的距离为180μm。脉冲电源的工作条件为：脉冲频率100Hz、功率100mW、电流30mA、电压1.5kv。发生池中加入PBS水溶液，开启脉冲电源后，池子中的溶液会产生纳米气泡产生。检测发生池内微纳米气泡，检测结果如图3所示。PBS水溶液的纳米气泡中位粒径为134.2nm，浓度为8.6×108个/mL。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (10)
1.一种用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置，其特征在于，包括：
发生池，其设有容腔，所述容腔内充填有液体；
电极，其设于所述发生池内，所述电极为两个，两个所述电极的一端分别与电源的正极和负极连接，两个所述电极设于同一水平线上，相对的另一端之间设有间隙；
基片，其设于所述发生池内，位于所述电极的上方，所述基片中部设有通孔；以及
第一载玻片，其设于所述发生池内，位于所述基片的上方，所述第一载玻片上生长有细胞。
2.根据权利要求1所述的用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置，其特征在于，所述发生池的底部设有第二载玻片，所述第二载玻片上生长有细胞。
3.根据权利要求1所述的用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置，其特征在于，所述电极为铂针电极或钨针电极。
4.根据权利要求1所述的用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置，其特征在于，两个所述电极间隙的距离为150-2000μm。
5.根据权利要求1所述的用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置，其特征在于，所述电源为脉冲电源。
6.根据权利要求5所述的用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置，其特征在于，所述脉冲电源的工作条件为：脉冲频率为50-200Hz，功率为50-200mW，电流10-100mA，电压0.5-4kv。
7.根据权利要求1所述的用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置，其特征在于，所述基片为PDMS基片。
8.根据权利要求1所述的用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置，其特征在于，所述载玻片盖设在所述发生池上方，密封所述发生池，所述发生池设于冷却池内，所述冷却池内填充有冷却液。
9.根据权利要求1所述的用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置，其特征在于，所述电极与所述发生池的连接处设有密封圈。
10.根据权利要求1所述的用于研究微纳米气泡与细胞相互作用的装置，其特征在于，所述发生池内充填的液体为自来水、超纯水或PBS溶液。
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