CN114752494A - 细胞培养室、可调式细胞力学刺激培养装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及细胞培养室、可调式细胞力学刺激培养装置及其制作方法，包括由弹性材料制成的弹性盒，弹性盒内有至少一个培养隔间。将PDMS浇灌到模具中，成型后获得细胞培养室，所述PDMS包括1份交联剂、10‑50份基底液。该可调式细胞力学刺激培养装置包括至少一个力学加载单元和所述的细胞培养室；每一力学加载单元均包括纵向固定片、左侧加载板固定片、右侧加载板固定片、纵向加载板固定片；左侧加载板固定片、右侧加载板固定片和纵向加载板固定片均连接有带动其直线移动的驱动部件。本申请可同批次实现多时序力学加载观察，极大程度上提高了体外试验的可控性和真实性；可达到单个力学加载模块可控，多参数可调，内外应力灵活装配等目的。

Description

细胞培养室、可调式细胞力学刺激培养装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及细胞培养技术领域，尤其涉及细胞培养室、可调式细胞力学刺激培养装置及其制作方法。

背景技术

细胞在生物体内所处的微环境十分复杂且多变，其作为一个动态的系统，不断地与外界环境产生相互作用，从而不断地受到外界力学生物学信号的刺激。如血管内皮细胞不断受到血液流动产生的剪切作用，肌肉细胞、骨组织细胞受到机械牵张应力的作用，牙周膜细胞受到咀嚼力的刺激等等，均为外源性机械应力调控组织的生物学过程。同时，不同的细胞基质硬度、微环境的拓扑结构等作为内源性应力调节细胞形态及功能。可见，外源性及内源性力学刺激在维持细胞形态、调节细胞分化、决定细胞代谢等方面都发挥着至关重要的作用。因此，通过实验体外加载外源性及内源性应力，是构建细胞力学研究模型的基础，可为挖掘细胞在生理及病理过程中力学生物学机制提供重要模型基础。

Flexcell 细胞力学应力加载系统是目前广泛使用的力学加载系统，可对二维和三维细胞和组织提供循环应力加载，可观察细胞、组织在应力作用下的反应，可设置多种频率，多种振幅和多种波形。细胞培养板底部最高伸展度达到33%，培养板底部有弹力膜，膜面积57.75

，每孔9.62

，膜厚度为0.0508cm。Flexcell牵张力装置可达到伸展度范围：0-33%；牵拉频率范围：0.01-5Hz。Flexcell压力装置可达压力范围：0.1 - 14磅；压力频率范围：0.01-5Hz。两种装置分别适用于细胞的拉应力、压应力加载。

其他细胞力学加载装置如四点弯曲细胞力学加载仪可通过控制上下压头，对培养皿直接进行力学加载，气压加载或震动加载仪等通过培养基或培养皿的力学传导对细胞施加机械力学刺激。

然而上述细胞力学加载装置目前仍然限制了多方向的科研探索，主要有以下几个方面：

1、目前已有力学加载仪器采用固定培养室，不便于进行多方向力学加载。

2、难以配合拓扑结构探究：如Flexcell配套力学加载板弹力膜基于PDMS材料，软硬及厚度固定，限定了细胞培养的拓扑结构。且现有的力学加载板PDMS弹力膜较软，无法满足较高基质硬度的研究需要；而且PDMS软膜太软会干扰细胞本身生长分化方向，对相关实验造成误差。

3、实验方案难以调整：目前已有力学加载仪器采用统一规格力学加载细胞培养板，如Flexcell力学加载板底面积为57.75cm2，每孔9.62cm2，单次实验需同时使用4块加载板，无法根据实验需求调整细胞培养量及加载需求，难以实现单个、可控、可时序分析的实验设计。

4、力学加载模式单一：多数力学加载仪器只能实现单一的力学刺激，如Flexcell单一机器无法实现多种力学模式切换，张、压力需要依靠不同装置完成，不能由同一装置完成。此外，加载系统采用统一规格力学加载细胞培养板，利用底部的弹力膜实现对细胞的力学刺激；该装置基于真空抽吸原理，只能对细胞施加延圆轴离心牵张力，而无法实现轴向力加载。

发明内容

本申请提供一种细胞培养室、可调式细胞力学刺激培养装置及其制作方法，其首要解决现有固定培养室，难以感受多方向力学刺激的问题；其次再解决细胞培养的拓扑结构首先的问题，最后解决力学加载模式单一的问题。

本申请通过下述技术方案实现：

本申请提供的细胞培养室，包括由弹性材料制成的弹性盒，弹性盒内有至少一个培养隔间。整体具有弹性，可同时或单独对其进行多方向的力学刺激。

可选的，所述弹性盒上设有用于与力学加载装置连接的连接结构，所述连接结构为内凹结构和/或者外凸结构。通过连接结构，可便于与力学加载装置实现快速连接。

特别的，弹性盒为由四面侧壁、一面底板构成且只有一个培养隔间的矩形盒。

可选的，在弹性盒的盒底的左右前后四个方向分别设有一个插槽；插槽为条形或者不为条形，四个插槽与或者不与对应的矩形边平行。四个插槽便于同时连接多个力学加载装置。

本申请提供的细胞培养室的制作方法，将PDMS浇灌到模具中，成型后获得所述弹性盒。可选的，所述PDMS包括1份交联剂、10-50份基底液。

可选的，所述模具包括模腔和模芯，模芯与模腔之间有定位结构，定位结构包括定位凹槽和定位凸起，定位凹槽和定位凸起分别设置在模腔和模芯上。

本申请提供的可调式细胞力学刺激培养装置，包括至少一个力学加载单元和所述的细胞培养室；

每一力学加载单元均包括纵向固定片、左侧加载板固定片、右侧加载板固定片、纵向加载板固定片；

所述弹性盒的盒底的左右前后四个方向分别设有插槽，所述左侧加载板固定片、纵向固定片、右侧加载板固定片、纵向加载板固定片可分别一一对应插入弹性盒的四个插槽中；

左侧加载板固定片、右侧加载板固定片和纵向加载板固定片均连接有带动其直线移动的驱动部件，纵向固定片连接或者不连接驱动部件；所述驱动部件包括电机，或气缸，或液压缸；左侧加载板固定片、右侧加载板固定片的移动方向为横向，纵向加载板固定片的移动方向为与所述横向垂直的纵向。

可选的，可调式细胞力学刺激培养装置还包括基板，所述纵向固定片与基板固定连接，所述驱动部件装于基板上。将多个驱动部件集成在基板上，便于装置的搬运、运输等。

可选的，所述基板上设有至少一个细胞培养室支撑块，每一力学加载单元配一个细胞培养室支撑块，同一力学加载单元的左侧加载板固定片、纵向固定片、右侧加载板固定片、纵向加载板固定片将其对应的细胞培养室支撑块围在中间。

上述可调式细胞力学刺激培养装置的使用方法，包括以下步骤：纵向固定片、左侧加载板固定片、右侧加载板固定片、纵向加载板固定片分别插入细胞培养室的四个插槽中，细胞培养室内装有细胞；

驱动部件带动左侧加载板固定片与右侧加载板固定片相向移动，实现细胞的横向压应力加载；

驱动部件带动左侧加载板固定片与右侧加载板固定片相反移动，实现细胞的横向拉应力加载；

驱动部件带动纵向加载板固定片与纵向固定片靠近，实现细胞的纵向压应力加载；

驱动部件带动纵向加载板固定片与纵向固定片远离，实现细胞的纵向拉应力加载。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

1，本申请的细胞培养室整体具有弹性，可感受多方向力学刺激，利于开展多方向力学刺激的实验。

2，本申请可实现多模式力学刺激灵活调配：

2.1 采用本发明方法制备细胞培养室，基质硬度内应力可调：本申请采用PDMS（聚二甲基硅氧烷）调配灌注制得细胞培养室，通过调整经实验验证的不同交联剂及基底液的比例，可实现具有不同硬度的培养基质单元，可基本满足不同实验设计及应用场景内对于细胞培养基质硬度的要求；

2.2 基质拓扑结构可调：灌注模具具有较好相容性，使用者可通过更换模芯，可获得不同结构的细胞培养室，实现个性化的拓展，利于实现个性化的实验探索。

3，本申请可实现外源性应力多向多参数调控：

3.1 单双向调控：该装置可实现不同力学加载方向的调控，可实现单一轴向力、双轴向力同时、双轴向力周期加载，可更好模拟体内力学场景；

3.2 静态动态力调控：可设置力学周期加载参数，或设定静态牵张；

3.3 牵张力及轴向压缩力调控：通过设计不同行程，可实现轴向张/压力，克服了传统力学加载装置将张、压力分离，无法在同一装置上实现的限制；同时，可实现轴向压力，不同于传统的静水压力加载模式，更好的结合了力学模式控制。

4，本申请在细胞培养规格上具有以下有益效果：

4.1 多时序设计：弹性盒内设多个培养隔间，将细胞培养单元独立分隔，可灵活设计实验变量，满足一次力学加载实现不同时序设计模式，满足不同力学加载需求；

4.2 提供小规格培养模式：小规格培养单元模式，通过更换细胞培养室灌注模具，可分隔得到最小培养面积的培养隔间，可满足小规模细胞培养，并便于不同实验需求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请实施方式的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施方式的限定。

图1是实施例中只有一个培养隔间的细胞培养室的三维图；

图2是实施例中有四个培养隔间的细胞培养室的三维图；

图3是实施例中底部设插槽的细胞培养室的三维图；

图4是实施例中有四个插槽的盒底的示意图；

图5是实施例中细胞培养室灌注模具的结构示意图；

图6是实施例中制作有4个培养隔间的细胞培养室的模芯与十字定位杆的三维图；

图7是实施例中制作有4个培养隔间的细胞培养室的模芯的三维图；

图8是实施例中一端设卡口的模芯的三维图；

图9是实施例中十字定位杆的三维图；

图10是实施例中可调式细胞力学刺激培养装置的三维图；

图11是实施例中可调式细胞力学刺激培养装置的主视图；

图12是实施例中基板的三维图；

图13是实施例中左侧加载版的三维图；

图14是实施例中右侧加载版的三维图；

图15是实施例中纵向加载版的三维图；

图16是实施例中第二电机与连接板B连接处的示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、 “内”、“外”、“纵向”、“横向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1、图2所示，本实施例公开的细胞培养室，包括由弹性材料制成的弹性盒1，弹性盒1内有至少一个培养隔间10。

弹性盒1内的培养隔间10数量，以及弹性盒1的形状根据需要设置。如图1所示，在一些实施例中，弹性盒1为由四面侧壁11、一面底板构成且只有一个培养隔间10的矩形盒。而在另一些实施例中，在矩形的弹性盒1内设置十字形隔板将弹性盒1内部分隔出四个培养隔间10，如图2所示。

为便于对细胞进行力学刺激，弹性盒1上设有用于与力学加载装置连接的连接结构。连接结构可为内凹结构或者外凸结构，或兼有内凹结构和外凸结构。内凹结构或者外凸结构可实现与力学加载装置的快速插接。

在一些实施例中，如图3、图4所示，在弹性盒1的盒底12外表面设有插槽13构成连接结构。当然的，插槽13未贯通培养隔间10。

在一些实施例中，在矩形的弹性盒1的盒底12的四个方向分别设有一个插槽13。通过与多个方向的力学加载装置连接，可实现多方向的力学刺激。

在一些实施例中，插槽13为条形，四个插槽13分别与弹性盒1的四条矩形边平行为宜。

弹性盒1的尺寸根据需要设置。以只有一个培养隔间10的弹性盒1为为例，在一些实施例中，弹性盒1为5cm*5cm*3cm的矩形盒，其培养隔间10为3.2cm*3.2cm*2cm的矩形立体空间。

弹性盒1的材质根据需要选择。在一些实施例中，弹性盒1采用PDMS一体制成。

弹性盒1内设置多个培养隔间10具有以下效果：第一、多时序设计：将细胞培养单元独立分隔，可灵活设计实验变量，满足一次力学加载实现不同时序设计模式，满足不同力学加载需求；第二、可进行小规格培养模式，并便于不同实验需求。在一些实施例中，将弹性盒1内部分隔为最小培养面积2.5

。

实施例二

本实施例公开一种制作细胞培养室的方法，具体为：弹性盒1采用PDMS灌注成型。

可根据需要调控基质硬度内应力。通过调整交联剂与基底液的比例，可实现具有不同硬度的培养基质单元，基本满足不同实验设计及应用场景内对于细胞培养基质硬度的要求。

在一些实施例中调配的PDMS包括1份交联剂、10份基底液。

在一些实施例中调配的PDMS包括1份交联剂、20份基底液。

在一些实施例中调配的PDMS包括1份交联剂、30份基底液。

在一些实施例中调配的PDMS包括1份交联剂、40份基底液。

在一些实施例中调配的PDMS包括1份交联剂、50份基底液。

为便于制作弹性盒1，如图5所示，本申请还公开一种细胞培养室灌注模具，其包括模腔21和模芯22，模芯22与模腔21之间有定位结构。

在一些实施例中，定位结构包括模腔21上的定位凹槽和模芯22上的定位凸起；而在另一些实施例中，定位结构包括模腔21上的定位凸起和模芯22上的定位凹槽，通过凹凸结构实现定位。

在一些实施例中，如图5所示，定位结构包括模芯22上的十字形定位杆23，以及模腔21上适配的四个方位的定位槽211。

在一些实施例中，为制得到具有多个培养隔间10的弹性盒1，在模芯22的端部设有凹槽。如图6、图7所示，以制作有四个矩形培养隔间10的弹性盒为例。模腔21和模芯22均为矩形，在模芯22一端设有十字形凹槽221，十字形定位杆23位于模芯22的另一端。

在一些实施例中，十字形定位杆23与模芯22可拆卸连接。如图8、图9所示，模芯22一端中央有卡口222，十字形定位杆23的中心适配的卡块，通过卡块与卡口222实现十字形定位杆23与模芯22的卡接。

使用时，将模腔21与模芯22定位、合模，随后将调配好的PDMS灌入模腔21中即可。

通过更换不同结构的模芯22，可制得个性化的弹性盒1，利于实现个性化的实验探索。例如，通过更换细胞培养室灌注模具，可分隔为最小培养面积2.5 QUOTE

模式，可满足小规模细胞培养，并便于不同实验需求。

实施例三

本实施例提供一种可调式细胞力学刺激培养装置，如图10、图11所示，其包括左侧加载装置、右侧加载装置、纵向加载装置和细胞培养室。左侧加载装置、右侧加载装置、纵向加载装置用于分别从三个不同的方向给细胞培养室施力。左侧加载装置、右侧加载装置、纵向加载装置分别通过连接结构与弹性盒1连接。

左侧加载装置、右侧加载装置、纵向加载装置与弹性盒1的连接位置分别位于弹性盒1的三个方向。特别的，左侧加载装置和右侧加载装置的施力方向为横向，纵向加载装置的施力方向为与横向垂直的纵向。在一些实施例中，左侧加载包括第一电机6，右侧加载装置包括第二电机7，纵向加载装置包括第三电机8。

在一些实施例中，第一电机6、第二电机7和第三电机8选择直线电机。

在一些实施例中，第一电机6、第二电机7和第三电机8分别连接有传动机构。传动机构将电机输入的旋转运动转化为直线运动输出。传动机构可选择齿轮齿条机构、丝杠螺母机构等，这是本领域常规技术，此处不再赘述。

在一些实施例中，左侧加载装置、右侧加载装置、纵向加载装置均包括气缸或液压缸。

以在弹性盒1的盒底12外表面设有插槽13为例，左侧加载装置、右侧加载装置、纵向加载装置均连接有与插槽13适配的力学加载板固定片，力学加载板固定片对应插在弹性盒1的插槽13中，可实现弹性盒1与加载装置的快速连接。

在一些实施例中，可调式细胞力学刺激培养装置还包括基板9，基板9起主要支撑的作用。如图12所示，基板9上固定设有纵向固定片91、第一电机定位槽94、第二电机定位槽95、第三电机定位槽96。第一电机6、第二电机7、第三电机8对应装于第一电机定位槽94、第二电机定位槽95、第三电机定位槽96处。

在一些实施例中，在矩形的弹性盒1的盒底12的四个方向分别设有一个插槽13。第一电机6、第二电机7和第三电机8分别连接有左侧加载板固定片61、右侧加载板固定片71、纵向加载板固定片81。左侧加载板固定片61、纵向固定片91、右侧加载板固定片71、纵向加载板固定片81分别用于与弹性盒1的四个插槽13插接。四个插槽13可分别与纵向固定片91、右侧加载板固定片71、左侧加载板固定片61和纵向加载板固定片81装配，实现力学控制。

由于纵向固定片91、左侧加载板固定片61、右侧加载板固定片71、纵向加载板固定片81有一定宽度，而弹性盒1的盒底12厚度有限，为了保证实验时弹性盒1的稳定性，在一些实施例中，在基板9上设细胞培养室支撑块93，左侧加载板固定片61、纵向固定片91、右侧加载板固定片71、纵向加载板固定片81将细胞培养室支撑块93围在中间。使用时，将纵向固定片91、左侧加载板固定片61、右侧加载板固定片71、纵向加载板固定片81分别插入弹性盒1的四个插槽13中时，弹性盒1的底部正好支撑在细胞培养室支撑块93上。

值得说明的是，细胞培养室支撑块93不仅可保持细胞培养室垂直方向稳定，使细胞培养室支撑块93在静止、受到拉伸/压缩力形变时保持底部稳定性，减少垂直向形变；同时，也可减小实验时弹性盒1变形时其底面所受的摩擦力。

可选的，在一些实施例中，为了提高实验效率，满足对多个细胞培养室同时进行力学加载的需要。第一电机6、第二电机7、第三电机8分别连接有数量相等的多个加载板固定片；相对应的，基板9上固定设有同等数量的纵向固定片91。一个纵向固定片91、一个左侧加载板固定片61、一个右侧加载板固定片71和一个纵向加载板固定片81共同构成一个加载单元，一个加载单元用于实现一个细胞培养室的力学加载。特别的，每个加载单元配一个细胞培养室支撑块93。

可选的，在一些实施例中，如图13-图15所示，第一电机6连接有左侧加载版3，左侧加载版3包括连接杆A62、连接板A63和至少两排左侧加载板固定片61。第二电机7连接有右侧加载版4，如图所示，右侧加载版4包括连接杆B72、连接板B73和至少两排右侧加载板固定片71。第三电机8连接有纵向加载版5，纵向加载版5包括连接杆C82、连接板C83和至少两排纵向加载板固定片81。相对应的，基板9上固定设有至少两排纵向固定片91。

左侧加载板固定片61、右侧加载板固定片71、纵向加载板固定片81、纵向固定片91的排数以及每排的数量根据需要设置即可。

可选的，在一些实施例中，每排有三个左侧加载板固定片61，同一排的左侧加载板固定片61装于同一连接杆A62上，两个连接杆A62的一端与同一连接板A63连接，连接板A63的一端有第一电机卡槽64。通过第一电机卡槽64与第一电机6的输出端连接，继而可实现多个左侧加载板固定片61的同步移动。

相对应的，每排有三个右侧加载板固定片71。同一排的右侧加载板固定片71装于同一连接杆B72上，两个连接杆B72的一端与同一连接板B73连接，连接板B73连接的一端有第二电机卡槽74。通过第二电机卡槽74与第二电机7的输出端连接，继而可实现多个右侧加载板固定片71的同步移动。

相对应的，每排有三个纵向加载板固定片81。同一排的纵向加载板固定片81装于同一连接杆C82上，两个连接杆C82通过连接板C83连接在一起，连接板C83上有第三电机卡槽84。通过第三电机卡槽84与第三电机8的输出端连接，继而可实现多个纵向加载板固定片81的同步移动。

相对应的，基板9上固定设有两排纵向固定片91，每排有三个基板9。6个纵向固定片91、6个左侧加载板固定片61、6个右侧加载板固定片71和6个纵向加载板固定片81一共构成6个加载单元，可同时对6个细胞培养室进行力学加载。

特别的，两根连接杆B72的间隔距离适当增大，两根连接杆A62置于两根连接杆B72之间，这样布局更加紧凑美观。

可选的，在一些实施例中，为了保证右侧加载版4的活动时的稳定性，在基板9上左、右固定设有两条纵向的力学加载板支撑条92。力学加载板支撑条92分别位于右侧加载板固定片71、左侧加载板固定片61之间。左、右力学加载板支撑条92可对最大行程进行限位，可增强力学加载板4活动时的稳定性。

值得说明的是，在一些实施例中，左侧加载板固定片61插入弹性盒1的右侧的插槽13中，相对应的右侧加载板固定片71插入弹性盒1的左侧的插槽13中。而在一些实施例中，左侧加载板固定片61插入弹性盒1的左侧的插槽13中，相对应的右侧加载板固定片71插入弹性盒1的右侧的插槽13中。

可选的，在一些实施例中，第一电机卡槽64、第二电机卡槽74、第三电机卡槽84与电机移动片以卡扣方式固定，因此，电机即可带动力学加载板移动。如图16所示，以第二电机7为例进行说明，第二电机7的输出轴701上有轴向移动片702，轴向移动片702卡扣固定于第二电机卡槽74内。在一些实施例中，轴向移动片702与第二电机卡槽74固定，轴向移动片702与输出轴701螺纹配合，第二电机7旋转，带动输出轴701旋转，继而带动轴向移动片702轴向移动，从而带动连接板B73横向移动。在一些实施例中，轴向移动片702与输出轴701构成丝杠螺母结构，这是本领域的常规技术，此处不再赘述。

第一电机卡槽64与第一电机6，第三电机卡槽84与第三电机8的连接结构可参照第二电机7，此处不再赘述。

固定设在基板9上的纵向固定片91可保证纵向拉伸时的稳定性。在一些实施例中，纵向固定片91改为可纵向移动的另一个纵向加载板固定片，相应的再配备一个第四电机，其移动方式和原理与纵向加载板固定片81相同，此处不再赘述。

本实施例的工作原理：

将多个弹性盒1细胞培养室放置在基板9对应的位置上，纵向固定片91、左侧加载板固定片61、右侧加载板固定片71、纵向加载板固定片81分别插入细胞培养室的四个插槽13中，细胞培养室内装有细胞；

电机带动左侧加载板固定片61与右侧加载板固定片71相向移动，实现细胞的横向压应力加载；

电机带动左侧加载板固定片61与右侧加载板固定片71相反移动，实现细胞的横向拉应力加载；

电机带动纵向加载板固定片81与纵向固定片91相向移动，实现细胞的纵向压应力加载；

电机带动纵向加载板固定片81与纵向固定片91相反移动，实现细胞的纵向拉应力加载。

当然，第一电机6、第二电机7和第三电机8连接有控制系统，提供控制系统可设定电机的运行参数，继而调控加载模式。

加载模式包括但不限于以下几种：单一轴向力、双轴向力同时、双轴向力周期加载。特别的，通过控制系统可设置力学周期加载参数或进行静态牵张等。静态牵张指牵张量恒定的牵张。

通过设计不同行程，可实现轴向张/压力的控制，克服了传统力学加载装置将张、压力分离，无法在同一装置上实现张、压力的限制；同时，可实现轴向压力，不同于传统的静水压力加载模式，更好的结合了力学模式控制。

本申请打破了已有技术在合并内外应力研究的瓶颈，同时破除以往实验设计中，难以同批次实现多时序力学加载观察的壁垒，极大程度上提高了体外试验的可控性和真实性。从实现多功能内外应力加载细胞培养系统入手，可达到单个力学加载模块可控，多参数可调，内外应力灵活装配等目的，能在极大程度上使细胞生物力学研究设计更加灵活，实现生物科学研究的具体化，细胞培养场景化，具有较高的应用潜力。

以上的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.细胞培养室，其特征在于：包括由弹性材料制成的弹性盒（1），弹性盒（1）内有至少一个培养隔间（10）。

2.根据权利要求1所述的细胞培养室，其特征在于：所述弹性盒（1）上设有用于与力学加载装置连接的连接结构，所述连接结构为内凹结构和/或者外凸结构。

3.根据权利要求1或2所述的细胞培养室，其特征在于：弹性盒（1）为由四面侧壁（11）、一面底板构成且只有一个培养隔间（10）的矩形盒。

4.根据权利要求3所述的细胞培养室，其特征在于：在弹性盒（1）的盒底（12）的左右前后四个方向分别设有一个插槽（13）；

插槽（13）为条形或者不为条形，四个插槽（13）与或者不与对应的矩形边平行。

5.如权利要求1-4中任一项所述的细胞培养室的制作方法，其特征在于：将PDMS浇灌到模具中，成型后获得所述弹性盒（1）。

6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于：所述PDMS包括1份交联剂、10-50份基底液。

7.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于：所述模具包括模腔（21）和模芯（22），模芯（22）与模腔（21）之间有定位结构，定位结构包括定位凹槽和定位凸起，定位凹槽和定位凸起分别设置在模腔（21）和模芯（22）上。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于：定位结构包括模芯（22）上的十字形定位杆（23），以及模腔（21）上适配的四个方位的定位槽（211）。

9.可调式细胞力学刺激培养装置，其特征在于：包括至少一个力学加载单元和如权利要求1-4中任一项所述的细胞培养室；

每一力学加载单元均包括纵向固定片（91）、左侧加载板固定片（61）、右侧加载板固定片（71）、纵向加载板固定片（81）；

所述弹性盒（1）的盒底（12）的左右前后四个方向分别设有插槽（13），所述左侧加载板固定片（61）、纵向固定片（91）、右侧加载板固定片（71）、纵向加载板固定片（81）可分别一一对应插入弹性盒（1）的四个插槽（13）中；

左侧加载板固定片（61）、右侧加载板固定片（71）和纵向加载板固定片（81）均连接有带动其直线移动的驱动部件，纵向固定片（91）连接或者不连接驱动部件；所述驱动部件包括电机，或气缸，或液压缸；

左侧加载板固定片（61）、右侧加载板固定片（71）的移动方向为横向，纵向加载板固定片（81）的移动方向为与所述横向垂直的纵向。

10.根据权利要求9所述的可调式细胞力学刺激培养装置，其特征在于：还包括基板（9），所述纵向固定片（91）与基板（9）固定连接，所述驱动部件装于基板（9）上。

11.根据权利要求10所述的可调式细胞力学刺激培养装置，其特征在于：所述基板（9）上设有至少一个细胞培养室支撑块（93），每一力学加载单元配一个细胞培养室支撑块（93），同一力学加载单元的左侧加载板固定片（61）、纵向固定片（91）、右侧加载板固定片（71）、纵向加载板固定片（81）将其对应的细胞培养室支撑块（93）围在中间。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的可调式细胞力学刺激培养装置，其特征在于：所述力学加载单元有6个；

6个左侧加载板固定片（61）两排三列布置，同一排的左侧加载板固定片（61）装于同一连接杆A（62）上，两个连接杆A（62）的一端与同一连接板A（63）连接，连接板A（63）的一端与驱动部件连接；

6个右侧加载板固定片（71）两排三列布置，同一排的右侧加载板固定片（71）装于同一连接杆B（72）上，两个连接杆B（72）的一端与同一连接板B（73）连接，连接板B（73）连接的一端与驱动部件连接；

6个纵向加载板固定片（81）两排三列布置，同一排的纵向加载板固定片（81）装于同一连接杆C（82）上，两个连接杆C（82）通过连接板C（83）连接在一起，连接板C（83）与驱动部件连接；

6个纵向固定片（91）两排三列布置在基板（9）上。

13.根据权利要求12所述的可调式细胞力学刺激培养装置，其特征在于：在基板（9）上左、右固定设有两条纵向的力学加载板支撑条（92），每两列纵向固定片（91）之间分别设一个力学加载板支撑条（92）。

14.根据权利要求9-12所述的可调式细胞力学刺激培养装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

纵向固定片（91）、左侧加载板固定片（61）、右侧加载板固定片（71）、纵向加载板固定片（81）分别插入细胞培养室的四个插槽（13）中，细胞培养室内装有细胞；

驱动部件带动左侧加载板固定片（61）与右侧加载板固定片（71）相向移动，实现细胞的横向压应力加载；

驱动部件带动左侧加载板固定片（61）与右侧加载板固定片（71）相反移动，实现细胞的横向拉应力加载；

驱动部件带动纵向加载板固定片（81）与纵向固定片（91）靠近，实现细胞的纵向压应力加载；

驱动部件带动纵向加载板固定片（81）与纵向固定片（91）远离，实现细胞的纵向拉应力加载。

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