CN217230767U - 一种带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置 - Google Patents

Abstract

一种带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置，通过细胞培养液容器提供离体组织细胞生理活动所需的细胞培养液；通过除菌过滤器过滤细胞培养液中的细菌微生物成分；通过纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器催化分解细胞培养液中的活性氧物质；通过流体腔室对培养的组织细胞提供恒温和二氧化碳环境，流体腔室还用于对组织细胞进行定量的流体剪切应力冲击刺激；通过酸碱度pH计对流体腔室内流出的细胞培养液酸碱度pH值进行监控。本实用新型通过多孔隙凝胶中的纳米铂金颗粒高效催化分解培养液中的活性氧ROS，同时监测培养液中的pH值，有利于进行必要的酸碱度调节和细胞活性调控，为组织细胞培养提供接近人体内的生理环境条件。

Description

一种带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置

技术领域

本实用新型涉及一种细胞流体装置，特别是涉及一种带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置。

背景技术

在人体的循环系统中由心脏泵出的血液连续不断地对血管壁进行冲击，这样产生的流体剪切应力会对血管内皮细胞以及血液流经的组织器官细胞产生刺激，对细胞的生理功能产生持续显著的影响。为了模拟人体内血液循环产生的流体剪切应力刺激在正常血压和病理血压下对不同组织细胞的影响，人们设计了体外细胞流体剪切应力发生装置。

现有的细胞流体剪切应力发生装置设计比较简单，仅仅考虑到使用循环流动的培养液对组织细胞进行可控参数的流体剪切应力刺激，然而对于流动培养液中酸碱度(pH值)的监测以及对细胞培养极为有害的活性氧(ROS)浓度的监测均缺乏。在较长时间流体剪切应力刺激下，培养的细胞会产生大量的代谢废物和活性氧物质，降低流动培养液的pH值和增加ROS的浓度，较低的pH值使得培养液呈酸性而高浓度的ROS则会刺激细胞死亡。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置，解决现有技术无法对离体细胞进行流体剪切应力刺激时提供一个合适环境的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置，包括：

细胞培养液容器，用于提供离体组织细胞生理活动所需的细胞培养液；

除菌过滤器，用于过滤细胞培养液中的细菌微生物成分；

纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器，用于催化分解细胞培养液中的活性氧物质；

流体腔室，用于对培养的组织细胞提供恒温和二氧化碳环境，流体腔室还用于对组织细胞进行定量的流体剪切应力冲击刺激；

酸碱度pH计，用于对流体腔室内流出的细胞培养液酸碱度pH值进行监控。

作为带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置的优选方案，还包括精密蠕动泵，所述精密蠕动泵与所述细胞培养液容器之间通过输送管路连接，所述精密蠕动泵用于对细胞培养液的流动提供动力。

作为带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置的优选方案，还包括紫外线消毒器，所述紫外线消毒器通过输送管路连接所述精密蠕动泵，所述紫外线消毒器用于对流经的细胞培养进行灭菌消毒。

作为带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置的优选方案，所述除菌过滤器通过输送管路连接所述紫外线消毒器，所述除菌过滤器的孔隙为0.22μm。

作为带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置的优选方案，所述纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器通过输送管路连接所述除菌过滤器；

所述纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器中的多孔隙水凝胶由100ppm浓度的3～5纳米直径的铂金颗粒和胶原蛋白水溶液混合凝固微细发泡制成。

作为带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置的优选方案，还包括微量进样器，所述微量进样器通过输送管路连接所述纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器，所述微量进样器用于向流经的细胞培养液添加酸碱度调节剂或者药物。

作为带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置的优选方案，所述流体腔室通过输送管路连接所述微量进样器，所述流体腔室对培养的组织细胞提供37℃恒温和5％二氧化碳环境。

作为带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置的优选方案，所述酸碱度pH计通过输送管路连接所述流体腔室；所述细胞培养液容器通过输送管路连接所述酸碱度pH计；

所述细胞培养液容器、所述精密蠕动泵、所述紫外线消毒器、所述除菌过滤器、所述纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器、所述微量进样器、所述流体腔室和所述酸碱度pH计之间形成细胞培养液流动循环。

本实用新型通过细胞培养液容器提供离体组织细胞生理活动所需的细胞培养液；通过除菌过滤器过滤细胞培养液中的细菌微生物成分；通过纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器催化分解细胞培养液中的活性氧物质；通过流体腔室对培养的组织细胞提供恒温和二氧化碳环境，流体腔室还用于对组织细胞进行定量的流体剪切应力冲击刺激；通过酸碱度pH计对流体腔室内流出的细胞培养液酸碱度pH值进行监控。本实用新型通过多孔隙凝胶中的纳米铂金颗粒高效催化分解培养液中的活性氧ROS，同时监测培养液中的pH值，有利于进行必要的酸碱度调节和细胞活性调控，从而保证对细胞进行流体剪切应力刺激时培养液在正常的pH值和ROS浓度，为组织细胞培养提供接近人体内的生理环境条件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本实用新型实施例中提供的带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置结构示意图。

图中，1、细胞培养液容器；2、精密蠕动泵；3、紫外线消毒器；4、除菌过滤器；5、纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器；6、微量进样器；7、流体腔室；8、酸碱度pH计。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

参见图1，本实用新型实施例提供一种带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置，包括：

细胞培养液容器1，用于提供离体组织细胞生理活动所需的细胞培养液；

除菌过滤器4，用于过滤细胞培养液中的细菌微生物成分；

纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器5，用于催化分解细胞培养液中的活性氧物质；

流体腔室7，用于对培养的组织细胞提供恒温和二氧化碳环境，流体腔室7还用于对组织细胞进行定量的流体剪切应力冲击刺激；

酸碱度pH计8，用于对流体腔室7内流出的细胞培养液酸碱度pH值进行监控。

本实施例中，还包括精密蠕动泵2，精密蠕动泵2与细胞培养液容器1之间通过输送管路连接，精密蠕动泵2用于对细胞培养液的流动提供动力。此外，还包括紫外线消毒器3，紫外线消毒器3通过输送管路连接精密蠕动泵2，紫外线消毒器3用于对流经的细胞培养进行灭菌消毒。

具体的，细胞培养液容器1中含有1～2升的组织细胞生理活动所需的培养液，通过精密蠕动泵2将精确定量的细胞培养液从细胞培养液容器1中，以恒定可调的流速通向紫外线消毒器3。

具体的，紫外线消毒器3安装有C波段高效能紫外灯，具有优良的消毒杀菌功效，进入到紫外线消毒器3的细胞培养液会被高效灭菌消毒。

本实施例中，除菌过滤器4通过输送管路连接紫外线消毒器3，除菌过滤器4的孔隙为0.22μm。

具体的，经过紫外线消毒器3的细胞培养液继续流向过滤孔隙为0.22μm的除菌过滤器4，被C波段紫外线(UVC)灭活的细菌微生物直径一般都大于0.22μm，从而被除菌过滤器4高效拦截下来，通过的细胞培养液中不含有细菌微生物成分。

本实施例中，纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器5通过输送管路连接除菌过滤器4；

纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器5中的多孔隙水凝胶由100ppm浓度的3～5纳米直径的铂金颗粒和胶原蛋白水溶液混合凝固微细发泡制成。

具体的，无菌培养液进入到纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器5中，多孔隙水凝胶是由100ppm浓度3-5纳米直径的铂金微小颗粒和胶原蛋白水溶液混合凝固微细发泡后制成，纳米铂金颗粒具有高效催化分解细胞培养液中活性氧物质的功能，透过纳米铂金多孔性水凝胶过滤器的细胞培养液中活性氧成分显著降低。

具体的，利用纳米铂金颗粒在多孔隙水凝胶表面分布广泛且比表面积大能高效催化分解活性氧物质的特性，将细胞培养液中的ROS水平显著降低。纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器5所用纳米材料和胶原蛋白具有环保无毒生物体可兼容性，同时可以有效吸附过滤死细胞碎片和有害的大分子代谢产物。

具体的，纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器5可以作为独立的可拆卸更换模块，根据流体腔室7内培养的组织大小和细胞数量可以用串联和并联方式增加活性氧物质催化分解的效率。

本实施例中，还包括微量进样器6，微量进样器6通过输送管路连接纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器5，微量进样器6用于向流经的细胞培养液添加酸碱度调节剂或者药物。

具体的，通过微量进样器6对无菌和低活性氧水平的细胞培养液添加实验需要的酸碱度调节剂或者药物，例如：细胞因子、生长因子、小分子抑制剂等。微量进样器6设置在细胞流体腔室7前，可以通过精确加入酸碱度调节剂调节细胞培养液的pH值。更重要的是通过微量注射某些特定的药物进入流体腔前的细胞培养液，可以模拟人体静脉注射药物后血流对特定器官组织中细胞生理的影响。

本实施例中，流体腔室7通过输送管路连接微量进样器6，流体腔室7对培养的组织细胞提供37℃恒温和5％二氧化碳环境。

具体的，带电加热温控和二氧化碳定量供给的流体腔室7，为其中培养的组织细胞提供37℃恒温和5％的二氧化碳环境，无菌、低活性氧、添加药物的细胞培养液在流体腔室7内对组织细胞进行定量的流体剪切应力冲击刺激。

具体的，流体腔室7外壳采用高分子透明有机玻璃，能使实验人员用肉眼实时观察流体腔室7内细胞培养液充盈和流动情况，必要时也可以外接倒置显微镜观察细胞形态结构的变化。

本实施例中，酸碱度pH计8通过输送管路连接流体腔室7；细胞培养液容器1通过输送管路连接酸碱度pH计8；

细胞培养液容器1、精密蠕动泵2、紫外线消毒器3、除菌过滤器4、纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器5、微量进样器6、流体腔室7和酸碱度pH计8之间形成细胞培养液流动循环。

具体的，从流体腔室7内流出的细胞培养液经过酸碱度pH计8实时监控显示培养液的酸碱度pH值，酸碱度pH计8检测过的细胞培养液，通过连接的透明无菌软管输送回细胞培养液瓶进入到下一个流动循环。

本实施例中，输送管路可以采用透明无菌软管，通过透明无菌软管和细胞培养液容器1可以看到细胞培养液颜色、透明度、以及流动情况，透明软管和培养液瓶可以拆卸后高温高压蒸汽灭菌多次重复使用。

综上所述，本实用新型通过细胞培养液容器1提供离体组织细胞生理活动所需的细胞培养液；通过除菌过滤器4过滤细胞培养液中的细菌微生物成分；通过纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器5催化分解细胞培养液中的活性氧物质；通过流体腔室7对培养的组织细胞提供恒温和二氧化碳环境，流体腔室7还用于对组织细胞进行定量的流体剪切应力冲击刺激；通过酸碱度pH计8对流体腔室7内流出的细胞培养液酸碱度pH值进行监控。使用过程中，细胞培养液容器1中含有1～2升的组织细胞生理活动所需的培养液，通过精密蠕动泵2将精确定量的细胞培养液从细胞培养液容器1中，以恒定可调的流速通向紫外线消毒器3。紫外线消毒器3安装有C波段高效能紫外灯，具有优良的消毒杀菌功效，进入到紫外线消毒器3的细胞培养液会被高效灭菌消毒。经过紫外线消毒器3的细胞培养液继续流向过滤孔隙为0.22μm的除菌过滤器4，被C波段紫外线(UVC)灭活的细菌微生物直径一般都大于0.22μm，从而被除菌过滤器4高效拦截下来，通过的细胞培养液不含有细菌微生物成分。无菌培养液进入到纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器5中，多孔隙水凝胶是由100ppm浓度3-5纳米直径的铂金微小颗粒和胶原蛋白水溶液混合凝固微细发泡后制成，纳米铂金颗粒具有高效催化分解细胞培养液中活性氧物质的功能，透过纳米铂金多孔性水凝胶过滤器的细胞培养液中活性氧成分显著降低。利用纳米铂金颗粒在多孔隙水凝胶表面分布广泛且比表面积大能高效催化分解活性氧物质的特性，将细胞培养液中的ROS水平显著降低。纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器5所用纳米材料和胶原蛋白具有环保无毒生物体可兼容性，同时可以有效吸附过滤死细胞碎片和有害的大分子代谢产物。通过微量进样器6对无菌和低活性氧水平的细胞培养液添加实验需要的酸碱度调节剂或者药物，例如：细胞因子、生长因子、小分子抑制剂等。微量进样器6设置在细胞流体腔室7前，可以通过精确加入酸碱度调节剂调节细胞培养液的pH值。更重要的是通过微量注射某些特定的药物进入流体腔前的细胞培养液，可以模拟人体静脉注射药物后血流对特定器官组织中细胞生理的影响。流体腔室7外壳采用高分子透明有机玻璃，能使实验人员用肉眼实时观察流体腔室7内细胞培养液充盈和流动情况，必要时也可以外接倒置显微镜观察细胞形态结构的变化。从流体腔室7内流出的细胞培养液经过酸碱度pH计8实时监控显示培养液的酸碱度pH值，酸碱度pH计8检测过的细胞培养液，通过连接的透明无菌软管输送回细胞培养液瓶进入到下一个流动循环。本实用新型通过多孔隙凝胶中的纳米铂金颗粒高效催化分解培养液中的活性氧ROS，同时监测培养液中的pH值，有利于进行必要的酸碱度调节和细胞活性调控，从而保证对细胞进行流体剪切应力刺激时培养液在正常的pH值和ROS浓度，为组织细胞培养提供接近人体内的生理环境条件。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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

Claims (8)

1.一种带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置，其特征在于，包括：

细胞培养液容器(1)，用于提供离体组织细胞生理活动所需的细胞培养液；

除菌过滤器(4)，用于过滤细胞培养液中的细菌微生物成分；

纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器(5)，用于催化分解细胞培养液中的活性氧物质；

流体腔室(7)，用于对培养的组织细胞提供恒温和二氧化碳环境，流体腔室(7)还用于对组织细胞进行定量的流体剪切应力冲击刺激；

酸碱度pH计(8)，用于对流体腔室(7)内流出的细胞培养液酸碱度pH值进行监控。

2.根据权利要求1所述的一种带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置，其特征在于，还包括精密蠕动泵(2)，所述精密蠕动泵(2)与所述细胞培养液容器(1)之间通过输送管路连接，所述精密蠕动泵(2)用于对细胞培养液的流动提供动力。

3.根据权利要求2所述的一种带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置，其特征在于，还包括紫外线消毒器(3)，所述紫外线消毒器(3)通过输送管路连接所述精密蠕动泵(2)，所述紫外线消毒器(3)用于对流经的细胞培养进行灭菌消毒。

4.根据权利要求3所述的一种带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置，其特征在于，所述除菌过滤器(4)通过输送管路连接所述紫外线消毒器(3)，所述除菌过滤器(4)的孔隙为0.22μm。

5.根据权利要求4所述的一种带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置，其特征在于，所述纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器(5)通过输送管路连接所述除菌过滤器(4)；

所述纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器(5)中的多孔隙水凝胶由100ppm浓度的3～5纳米直径的铂金颗粒和胶原蛋白水溶液混合凝固微细发泡制成。

6.根据权利要求5所述的一种带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置，其特征在于，还包括微量进样器(6)，所述微量进样器(6)通过输送管路连接所述纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器(5)，所述微量进样器(6)用于向流经的细胞培养液添加酸碱度调节剂或者药物。

7.根据权利要求6所述的一种带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置，其特征在于，所述流体腔室(7)通过输送管路连接所述微量进样器(6)，所述流体腔室(7)对培养的组织细胞提供37℃恒温和5％二氧化碳环境。

8.根据权利要求7所述的一种带有纳米铂金凝胶过滤的细胞流体装置，其特征在于，所述酸碱度pH计(8)通过输送管路连接所述流体腔室(7)；所述细胞培养液容器(1)通过输送管路连接所述酸碱度pH计(8)；

所述细胞培养液容器(1)、所述精密蠕动泵(2)、所述紫外线消毒器(3)、所述除菌过滤器(4)、所述纳米铂金多孔隙水凝胶过滤器(5)、所述微量进样器(6)、所述流体腔室(7)和所述酸碱度pH计(8)之间形成细胞培养液流动循环。

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