CN208430188U - 一种细胞共培养平板流动腔 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种细胞共培养平板流动腔，所述细胞共培养平板流动腔包括：PET膜、A液腔、B液腔以及液腔两端的连接系统。用于培养血管内皮细胞(EC)的A液腔以及用于培养血管平滑肌细胞(VSMC)的B液腔通过中间设置的PET膜隔开并成为对称的封闭的腔室，用于容纳细胞培养液及提供实验空间，所述PET膜的厚度为9‑12μm，膜的两面分别用于两种细胞的贴壁生长。本实用新型的细胞共培养平板流动腔具有共培养EC与VSMC，模拟体内两种细胞的结构和生长环境前提下进行流体切应力刺激实验条件的功能，可以为研究血管病理与血管疾病提供较好的实验模型，且操作简便易行。

Description

一种细胞共培养平板流动腔

技术领域

本实用新型涉及流体切应力模拟技术领域，具体而言，涉及一种可负载流体切应力刺激的细胞共培养平板流动腔。

背景技术

血管内皮细胞(endothelial cells，EC)和血管平滑肌细胞(smooth musclecells，VSMC)是构成血管壁的主要细胞成分，两组种细胞间的相互作用、相互影响是维持血管生理功能和血管壁自身结构稳定的关键，在病理条件下EC和VSMC的相互作用同样可影响多种疾病的发生发展。EC-VSMC共养模型是目前研究这两种细胞间相互影响的最佳方式，对研究颅内动脉瘤、动脉粥样硬化等脑血管疾病的发病机制、血管壁生理及炎症反应等有重要意义。

现有技术中，为了模拟心脏跳动的单方向层流、振荡流以及脉冲流的培养条件，实现为细胞提供不同流体模式、不同壁面切应力(WSS)及压力的流体切应力条件，将EC与VSMC进行共培养试验时，往往需要将两种细胞培养在特殊的培养组件上，需要搭载流体切应力刺激时再组合在一起，本身操作流程较为复杂，且难于保证无菌培养的要求，而且两种细胞很难进行后续分离，无法进行独立的研究操作，更不能在培养过程中通过显微镜观察细胞结构变化。无形之中增加了劳动量，浪费了大量的人力物力，不经济环保。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种可负载流体切应力刺激的细胞共培养平板流动腔，该平板流动腔能够很好模拟体内条件下两种细胞的分层结构与位置关系，PET膜的两面分别用于两种细胞的贴壁生长，具有分隔血管内皮细胞(EC)与血管平滑肌细胞(VSMC)的直接接触的功能，同时PET膜的孔径大小可以传递细胞间分子物质及应力刺激，模拟体内条件的细胞生长环境。PET膜将EC细胞培养的A液腔和供VSMC细胞培养的B液腔分离开来，A液腔搭配流体剪切力系统，由该系统控制，提供模拟心脏跳动的单方向层流、振荡流以及脉冲流的培养条件，实现为内皮细胞提供不同流体模式、不同WSS及压力的流体切应力条件，为体外研究流体切应力、流体力学对细胞的影响提供了可靠的实验模型，操作简便易行，增加了实际模拟的准确度，在试验过程中可以通过显微镜观察细胞形态及结构变化。此外流体切应力刺激操作后还可将两种细胞分开独立进行研究，无需额外的分离处理操作，降低了操作成本，因此这种设备值得广泛推广应用，能够创造巨大的经济效益。本实用新型的第二目的在于提供包含上述细胞共培养平板流动腔的流体切应力刺激的方法，该方法配合该套设备可以完好的模拟心脏跳动的单方向层流、振荡流以及脉冲流的培养条件，通过采用该方法可以保证培养出的两种细胞生长良好，满足后续试验要求，因此值得广泛推广进行应用。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种可负载流体切应力刺激的细胞共培养平板流动腔，包括：用于细胞贴壁生长的PET膜、用于培养血管内皮细胞的A液腔以及用于培养血管平滑肌细胞的B液腔；

所述B液腔与所述A液腔之间设置有所述PET膜，膜两面供两种细胞贴壁生长，所述B液腔与所述A液腔均为封闭的腔室，所述PET膜的厚度为9-12μm。

本实用新型细胞共培养的平板流动腔，方便采用该设备直接进行流体切应力刺激试验，为流体力学的研究提供了可靠的试验模型，简化了实际操作的流程，方便操作，并且提升了操作的标准化、准确度，值得广泛推广应用。

优选地，所述PET膜的厚度为10μm，实际进行应用时对PET膜的厚度以及膜本身的孔径均进行具体的限定后，可以保证两种细胞共培养操作的有序进行，因此PET膜的膜孔径为0.4-0.6μm，优选为0.5μm。

优选地，所述B液腔与所述A液腔的形状完全相同，所述B液腔与所述A液腔上下相互对称。实际使用时两个液腔的形状完全一致。

此外，本实用新型采用的PET膜最好选用高透明PET膜。

优选地，所述PET膜的表面贴附有胶原蛋白层，更加利于细胞贴壁生长，利于细胞贴覆，减少细胞因受流体冲击后容易发生脱落。

优选地，为了便于往细胞共培养平板流动腔中输送细胞悬液，本实用新型的平板流动腔设备还包括细胞悬液输送系统；

所述细胞悬液输送系统包括注射器，所述注射器连接输送装置，所述输送装置设置在所述A液腔与所述B液腔的左右侧壁的任意同一侧壁上。

优选地，所述输送装置为两个三通阀门，分别设置在A液腔与所述B液腔的侧壁上，两个所述三通阀门上下平齐设置。

优选地，此设备还包括透气系统，所述透气系统包括透气盖，所述透气盖用于细胞培养液的气体交换。在培养过程中，通过医用三通阀连接透气盖，以提供细胞气体交换。

本实用新型除了提供了上述细胞共培养平板流动腔设备的具体结构，还提供了一种上述细胞共培养平板流动腔的流体切应力刺激的方法，包括如下步骤：

(A)先将所述A液腔位于所述B液腔之上，将血管内皮细胞的细胞悬液注入所述A液腔中培养，待细胞下沉并在PET膜A面上稳定贴壁生长后翻转以使B液腔位于A液腔之上；

(B)将血管平滑肌细胞的细胞悬液注入所述B液腔中培养，待平滑肌细胞在PET膜的B面稳定贴壁并生长后，A液腔连接流体切应力泵，B液腔静止培养，以进行流体切应力刺激模拟。

优选地，所述步骤(B)中，在培养过程中通过连接透气系统以提供细胞的气体交换。

本实用新型的B液腔与A液腔，培养之前是先将A液腔位于B液腔之上，待A液腔细胞贴壁生长之后，再将B液腔位于A液腔之上，然后种植B液腔的细胞使之也在PET膜上贴壁生长。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的共培养平板流动腔能够很好模拟体内条件下两种细胞的分层结构与位置关系，具有共培养EC与VSMC的功能，通过采用PET膜将灌注液流动和EC细胞培养的A液腔和供VSMC细胞培养的B液腔分离开来，PET膜的微孔能够为两种细胞之间的相互作用和提供通路并传递血流动力学刺激，于PET膜两面共培养的EC与VSMC可通过释放活性物质，建立缝隙连接等产生相互作用，以保证血管的正常张力，形态和功能，并且产生相互影响；

(2)本实用新型的平板流动腔由该系统控制，提供模拟心脏跳动的单方向层流、振荡流以及脉冲流的培养条件，实现为细胞提供不同流体模式、不同WSS及压力的流体切应力条件，为体外研究流体切应力、流体力学对细胞的影响提供了可靠的实验模型，操作简便易行，增加了实际模拟的准确度；

(3)本实用新型的平板流动腔还可以实现将A、B液腔中的EC、SMC分离开来单独研究，无需额外的分离处理操作，降低了操作成本，因此这种设备值得广泛推广应用，能够创造巨大的经济效益；

(4)本实用新型还提供了一种流体切应力刺激的方法，将该方法配合该平板流动腔可以完好的模拟心脏跳动的单方向层流、振荡流以及脉冲流的培养条件，通过采用该方法可以保证培养出的两种细胞生长良好，满足后续试验要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-2为本实用新型实施例一提供的平板流动腔设备的整体结构示意图；

图3-4为本实用新型实施例一提供的平板流动腔设备的纵切面的结构示意图；

图5为本实用新型实施例一提供的平板流动腔设备的侧面结构示意图。

附图标记：

1-A液腔； 2-B液腔；

3-鲁尔接头； 4-PET膜；

5-三通阀门； 6-透气盖。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，某些指示的方位或位置关系的词语，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，“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实用新型中的具体含义。

本实用新型提供了一种可负载流体切应力刺激的细胞共培养平板流动腔，包括：PET膜、用于培养血管内皮细胞的A液腔以及用于培养血管平滑肌细胞的B液腔；

所述B液腔位于所述A液腔之上，所述B液腔与所述A液腔之间设置有所述PET膜，所述B液腔与所述A液腔均为封闭的腔室，所述PET膜的厚度为9-12μm。

血管内皮细胞(endothelial cells，EC)和血管平滑肌细胞(smooth musclecells，VSMC)是构成血管壁的主要细胞成分，两组种细胞间的相互作用、相互影响是维持血管生理功能和血管壁自身结构稳定的关键，在病理条件下EC和VSMC的相互作用同样可影响多种疾病的发生发展。EC-VSMC共养模型是目前研究这两种细胞间相互影响的最佳方式，对研究颅内动脉瘤、动脉粥样硬化等脑血管疾病的发病机制、血管壁生理及炎症反应等有重要意义。

为了模拟心脏跳动的单方向层流、振荡流以及脉冲流的培养条件，实现为细胞提供不同流体模式、不同WSS及压力的流体切应力条件，将EC与血管平滑肌细胞(VSMC)进行共培养试验时，往往需要将细胞培养在特殊的培养组件上，需要搭载流体切应力刺激时再组合在一起，本身操作流程较为复杂，且难于保证无菌培养的要求，而且两种细胞无法进行后续分离，更无法进行独立的研究操作，还需要配备额外的分离操作，无形之中增加了劳动量，浪费了大量的人力物力，不经济环保。

本实用新型为了解决现有技术中存在的诸多技术问题，填补现有技术中的相关空白，实用新型了一种可以实现两种细胞共培养的平板流动腔，方便采用该设备直接进行流体切应力刺激试验，为流体力学的研究提供了可靠的试验模型，简化了实际操作的流程，方便操作，并且提升了操作的标准化、准确度，值得广泛推广应用。

目前，现有技术中还没有一体化的细胞共培养的平板流动腔，本实用新型的细胞共培养平板流动腔正好填好了相关技术空白，具有开拓性的意义。

在本实用新型的方案中，PET膜的存在是非常重要的，只有采用PET膜的前提下才能保证共培养以及后续试验模拟的顺利进行。

优选地，所述PET膜的厚度为10μm，实际进行应用时对PET膜的厚度以及膜本身的孔径均进行具体的限定后，可以保证两种细胞共培养操作的有序进行，因此PET膜的膜孔径为0.4-0.6μm，优选为0.5μm。

优选地，所述B液腔与所述A液腔的形状完全相同，所述B液腔与所述A液腔上下相互对称。

本实用新型正是利用了中间设置的特定PET膜将A液腔、B液腔各分割成封闭的腔室，每个腔室专门培养一种细胞从而实现两种细胞共培养的顺利进行。

此外，本实用新型采用的PET膜最好选用高透明PET膜，由于EC与VSMC之间的距离非常近，且中间代谢产物的局部浓度也较高，旁分泌作用效果显著。当PET膜为高透明膜时，流动腔壁为高透明的塑料，可直接在光镜或电镜下就可以观察细胞的情况，方便操作。

优选地，所述PET膜的表面贴附有胶原蛋白层，更加利于细胞贴壁生长。

优选地，为了便于往细胞共培养平板流动腔中输送细胞悬液，本实用新型的平板流动腔设备还包括细胞悬液输送系统；

所述细胞悬液输送系统包括注射器，所述注射器连接输送装置，所述输送装置设置在所述A液腔与所述B液腔的左右侧壁的任意同一侧壁上。

优选地，所述输送装置为两个三通阀门，分别设置在A液腔与所述B液腔的侧壁上，两个所述三通阀门上下平齐设置。

优选地，此设备还包括透气系统，所述透气系统包括透气盖，所述透气盖连接输气装置，所述输气装置设置在所述A液腔与所述B液腔的左右侧壁的另一侧壁上。

优选地，所述输气装置为两个三通阀门，分别设置在A液腔与所述B液腔的侧壁上，两个所述三通阀门上下平齐设置。

在培养过程中，通过医用三通阀连接透气盖，以提供细胞气体交换。

PET膜将液腔分为A、B液腔，由单独的鲁尔接头作为进出口。

共培养细胞时，先将A液腔超上，将细胞悬液通过注射器从人口注入A液腔，摇匀后静止培养，待细胞在PET膜的A面贴壁后翻转流动腔。在B液腔中同法种植另一种细胞。培养过程中，通过医用三通阀连接透气盖，提供细胞气体交换。待两种细胞都稳定贴壁并生长到密度足够实验要求时，A液腔进出口连接流体切应力泵，B液腔静止培养，通过注射器进行换液操作。整个共培养流动腔可置入细胞孵育箱中培养。

实际进行制作时，细胞共培养平板流动腔一般是按照以下尺寸进行设计制造的：平板流动腔总长度60mm，宽度20mm，高度为10mm；液腔长度为50mm，宽度9mm，总高度8mm，其中A、B液腔高度各为4mm；膜面积为4.5cm²，与12孔板底面积相同，腔容积为1.8ml。

本实用新型除了提供了上述细胞共培养平板流动腔设备的具体结构，还提供了一种上述细胞共培养平板流动腔的流体切应力刺激的方法，包括如下步骤：

(A)先将所述A液腔位于所述B液腔之上，将血管内皮细胞的细胞悬液注入所述A液腔中培养，待细胞下沉并在PET膜A面上稳定贴壁生长后翻转以使B液腔位于A液腔之上；

(B)将血管平滑肌细胞的细胞悬液注入所述B液腔中培养，待两种细胞都稳定贴壁并生长后，A液腔连接流体切应力泵，B液腔静止培养，以进行流体切应力刺激模拟。

优选地，所述步骤(B)中，在培养过程中通过连接透气系统以提供细胞的气体交换。

本实用新型通过采用上述方法可以保证培养出的两种细胞生长良好，满足后续试验要求，后续流体切应力刺激试验操作的顺利实施与前面两种细胞的成功培养是分不开的，因此只有通过采用本实用新型的方法培养出状态比较稳定的两种细胞后，才能进行相应的流体切应力刺激试验。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

作为第一种具体可实施的方案，具体参见图1-5，中间设置的用于细胞贴壁生长的PET膜4将液腔分成了A液腔1和B液腔2，A液腔1用于培养血管内皮细胞(EC)，B液腔2用于培养血管平滑肌细胞(VSMC)。

A液腔1与B液腔2的左侧壁上设置细胞悬液输送系统，该细胞悬液输送系统包括注射器，注射器连接输送装置，该输送装置为三通阀门5，三通阀门5与腔室连接的管道上配备有鲁尔接头3。A液腔1与B液腔2的侧壁的相同位置上分别设置有三通阀门5，上下平齐设置。

B液腔2与所述A液腔1的形状完全相同，所述B液腔2与A液腔1上下相互对称。

A液腔1与B液腔2的右侧壁上设置透气系统，透气系统包括透气盖6，透气盖6连接输气装置，该输气装置同样为三通阀门5。三通阀门5与腔室连接的管道上配备有鲁尔接头3，为接头导管式。A液腔与所述B液腔的侧壁的相同位置上分别设置有三通阀门5，为鲁尔医用三通，上下平齐设置。相当于在腔室的两端均设置有三通阀门5与鲁尔接头3。

上述平板流动腔总长度60mm，宽度20mm，高度为10mm；液腔长度为50mm，宽度9mm，总高度8mm，其中A、B液腔高度各为4mm；膜面积为4.5cm2，与12孔板底面积相同，腔容积为1.8ml。

作为第二种实施方式，其他结构与操作方法均与上述实施例一一致，进一步限定PET膜4为高透明的PET膜4，膜厚度为9μm，膜孔径为0.6μm，PET膜的表面贴附有胶原蛋白层。

共培养细胞时，先将A液腔1超上，将细胞悬液通过注射器从人口注入A液腔1，摇匀后静止培养，待细胞贴壁后翻转流动腔。在B液腔2中同法种植另一种细胞。培养过程中，通过三通阀门5连接透气盖6，提供细胞气体交换。待两种细胞都稳定贴壁并生长到密度足够实验要求时，A液腔1进出口连接流体切应力泵，B液腔2静止培养，通过注射器进行换液操作。整个共培养流动腔可置入细胞孵育箱中培养。

作为第三种实施方式，其他结构与操作方法均与上述实施例二一致，进一步限定PET膜4的膜厚度为10μm，膜孔径为0.4μm。

作为第四种实施方式，其他结构与操作方法均与上述实施例二一致，进一步限定PET膜4的膜厚度为12μm，膜孔径为0.6μm。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本实用新型，然而应意识到，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本实用新型范围内的所有这些变化和修改。

Claims (9)

1.一种细胞共培养平板流动腔，其特征在于，包括：用于细胞贴壁生长的PET膜、用于培养血管内皮细胞的A液腔以及用于培养血管平滑肌细胞的B液腔；

所述B液腔与所述A液腔之间设置有所述PET膜，所述B液腔与所述A液腔均为封闭的腔室，所述PET膜的厚度为9-12μm；

所述B液腔与所述A液腔的形状完全相同，所述B液腔与所述A液腔上下相互对称。

2.根据权利要求1所述的细胞共培养平板流动腔，其特征在于，所述PET膜为高透明PET膜。

3.根据权利要求1所述的细胞共培养平板流动腔，其特征在于，所述PET膜的膜孔径为0.4-0.6μm。

4.根据权利要求1所述的细胞共培养平板流动腔，其特征在于，所述PET膜的表面贴附有胶原蛋白层。

5.根据权利要求1-4任一项所述的细胞共培养平板流动腔，其特征在于，还包括细胞悬液输送系统；

所述细胞悬液输送系统包括注射器，所述注射器连接有输送装置，所述输送装置设置在所述A液腔与所述B液腔的左右侧壁的任意同一侧壁上。

6.根据权利要求5所述的细胞共培养平板流动腔，其特征在于，所述输送装置为两个三通阀门，分别设置在A液腔与所述B液腔的侧壁上，两个所述三通阀门上下平齐设置。

7.根据权利要求5所述的细胞共培养平板流动腔，其特征在于，还包括透气系统，所述透气系统包括透气盖，所述透气盖用于细胞培养液的气体交换。

8.根据权利要求1所述的细胞共培养平板流动腔，其特征在于，所述PET膜的厚度为10μm。

9.根据权利要求3所述的细胞共培养平板流动腔，其特征在于，所述PET膜的膜孔径为0.5μm。