[发明专利]一种同时提供力学化学信号的力学生物学实验装置

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种同时提供力学化学信号的力学生物学实验装置，属于力学生物学领域，可同时为体外培养的细胞提供流体剪应力刺激和化学刺激，用于研究力学-化学耦合作用下体外培养细胞的反应。

二、背景技术

随着细胞和分子生物学的发展，生物力学的研究已经从器官、组织水平深入到细胞、分子、基因水平，并由此产生了一门新兴交叉学科，即力学生物学。力学生物学的三大主要研究内容是力学刺激信号、信号传导通路和细胞受力后的反应。力学生物学实验装置是力学生物学研究的基础，作为一门新兴交叉学科，需要与之相应的实验技术手段和装置。

目前细胞力学实验中广泛使用的一种细胞力学实验装置，是一种单层的平行平板流室系统。它是研究剪应力对血细胞、内皮细胞作用的重要实验方法，通过对体内血液流场的模拟，为揭示血液流动、剪应力作用血细胞和内皮细胞的微观机理提供实验手段和科学依据，为阐明剪应力对血细胞和内皮细胞生物力学特性、流变学特性的影响等提供理论基础。

运用传统或改进后的流室系统进行力学生物学实验，存在一些问题，主要包括以下二个方面：

1、体内许多细胞受到剪应力和化学因素的双重作用。目前，还缺少一种可用于研究细胞在剪应力和化学因素共同刺激下的响应，及剪应力和化学因素之间的力学传导途径的有效技术手段。

2、传统或改进后的平行平板流室在保障流场的相似性方面，流槽区域不能满足：L(长度)≥H(高度)，W(宽度)≥H和L/H＞10的参数指标。

三、发明内容

本发明的目的是提供的一种新的力学生物学装置，其特点是该装置能同时施加力学和化学刺激，保证上腔流槽高度、长度和宽度的准确，保证下层液体相对上层流体的静止和加力、化学刺激后的细胞继续培养而无污染，有利于实验顺利、快速进行。

同时提供力学化学信号的力学生物学实验装置，含有蠕动泵，储液池和双层流室，核心部件双层流室由上层、中层和下层三层组合而成，包括上下二层腔室，两层腔室各有一个出、入口，上层腔室的出、入口为T型头部，用来发展入口流，使流室产生充分发展的泊肃叶流；下储液池经蠕动泵连接上储液池，上储液池中设溢流管与下储液池连接，这样多余液体经溢流管口直接流入下储液池，保持了上储液池内液面恒定；上储液池的出口接上层腔室的入口，上层腔室的出口接下储液池，下层腔室入口和出口与补给储液池相连，可保持下层腔室中液体的浓度恒定和相对上层腔室中流体的静止；双层流室，上储液池和补给储液池置于金属架的上平台上，下储液池位于金属架的下平台上，它们通过管道连接构成整体。

构成流室的中层嵌入上层中，形成双层流室的流槽，并与下层一起构成双层流室的上、下二层腔室。双层流室流槽的中央槽沟上放置膜或载玻片，流槽的槽沟外围及下层腔室外围设密封槽，密封槽内放硅橡胶密封圈，流室上层腔室出入口处的开口与上储液池和下储液池、流室下层腔室出入口与补给储液池分别用橡胶管连接导通，双层流室通过四周的螺丝孔固定构成整体。

双层流室和储液池可用玻璃或塑料制作。

本发明具有如下优点：

1、保证上腔流槽高度、长度和宽度的准确，且下层液体的扩散对上层流体的流动影响很小，能保证上层稳定、充分发展的流动；可以同时加载流体剪应力刺激和化学刺激，使模拟的流体动力学环境具有更好的流场相似性。

2、无菌处理简单，医用硅橡胶管和硅橡胶密封圈浸没在蒸馏水中后高温高压消毒，流槽及盖板用蒸馏水(含100U/ml的双抗)清洗后紫外线照射1小时，上、下、补给储液池清洁后高温高压消毒。可保证加力后的细胞继续培养无污染。

3、体积小，操作方便。包括蠕动泵在内都可放进细胞培养箱中，上、下储液池都有开口与空气相通，保证了培养基中CO₂的稳定。装置组合方便，膜或载玻片加载方便。

4、使用医用硅橡胶密封圈和四周螺丝孔固定的方法密封流室，大大降低了实验装置的加工成本。

四、附图说明

图1为同时提供力学化学信号的力学生物学实验装置示意图。

1流室的上层，2流室的中层，3流室的下层，4流室上腔，5流室下腔，6下储液池，7蠕动泵，8上储液池，9溢流管，10补给储液池，11上平台，12中平台，13下平台。

图2为双层流室结构示意图。

14上腔入口，15槽沟，16上腔出口，17下腔出口，18密封槽，19密封圈，20膜或载玻片， 21下腔出口，22螺丝孔。

五、具体实施方式

下面通过实例对本发明进行具体的描述，但不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例