[实用新型]体外细胞开放式压力程控培养装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及医学基础学科中研究压力与细胞生理功能关系的细胞体外培养装置，具体地指一种主要用于青光眼等发病机制研究的体外细胞开放式压力程控培养装置。

背景技术

眼压升高是青光眼的特征之一，也是导致青光眼视功能损害的主要因素。相关研究已经证实：眼压波动或持续升高，可以导致视网膜神经节细胞和色素上皮细胞等的功能损害或细胞死亡，最终导致视功能丧失。目前，青光眼研究模型可分为活体青光眼动物模型和离体青光眼模型，后者又包括体外高眼压灌注模型和细胞培养加压模型。活体青光眼动物模型与体外高眼压灌注模型的优点是接近活体青光眼的病理过程，有利于多因素相互作用的研究，问题在于该类模型来源少、实验操作复杂、影响因素多。细胞培养加压模型作为细胞水平的青光眼研究模型，其突出的优点是能够自由设定压力水平、能够获得恒定的压力、能够排除混杂因素的影响，而且容易进行大通量的实验。医学科研人员运用密闭加压培养法研究模型证实：压力可以引起体外培养的小梁细胞、筛板细胞、视网膜神经节细胞凋亡，并且引起细胞外基质分泌以及一氧化氮合成异常等变化，这从细胞水平证实了压力与眼内细胞损害的相关关系，使人们对压力与青光眼发病机制的关系有了更深入的理解。相对于体内青光眼研究模型而言，细胞培养加压模型是进行体外青光眼研究必不可少的研究平台。

然而，现有的密闭加压培养装置隔绝了培养瓶与培养箱中气体的交换，随着实验时间的延长，可能会引起培养液pH值、HCO₃^-1浓度、氧气分压(PO₂)、二氧化碳分压(PCO₂)的变化，从而影响细胞的生理功能。气体是人体细胞培养生存的必需条件之一，所需气体主要有O₂和CO₂。O₂参与三羧酸循环，产生供给细胞生长增殖的能量和合成细胞生长所需用的各种成份。CO₂既是细胞代谢产物，也是细胞生长繁殖所需成份，它在细胞培养中的主要作用在于维持培养基的pH值。环境pH值的变化可以影响培养细胞的形态和功能：高pH值可以使大鼠微血管和主动脉内皮细胞NOS活性及mRNA表达增高，低pH值则可以使其降低，并可以使肝脏细胞合成NO增高，从而加重肝细胞损伤。而细胞内pH值则与细胞内钙离子浓度信息传递途径密切相关，可能在诱导凋亡中发挥重要作用。pH值的升高也可以调节水通道蛋白的构象，改变晶状体细胞水通透性。溶液的pH由溶液中酸性离子与碱性离子的比值决定，HCO₃^-1浓度与CO₂分压正相关，当气体中CO₂浓度降低时，由于CO₂分压的降低可以导致HCO₃^-1浓度的降低和pH的升高，类似于血液在呼吸性碱中毒中发生的情况。因而，合理的细胞加压培养装置应该保持培养液的pH值、HCO₃^-1浓度、氧气分压(PO₂)、二氧化碳分压(PCO₂)恒定，从而达到实验条件的均衡，而现有的细胞密闭加压培养装置还无法满足上述要求。

发明内容

本实用新型的目的旨在克服现有体外细胞加压培养装置的弊病，提供一种能够简单有效地调控培养瓶内的压力、且能够保持培养液的pH值、HCO₃^-1浓度、氧气分压、二氧化碳分压恒定的体外细胞开放式压力程控培养装置。

为实现上述目的，本实用新型所设计的体外细胞开放式压力程控培养装置，包括封闭的CO₂恒温培养箱，所述CO₂恒温培养箱内设置有细胞培养瓶组，所述细胞培养瓶组上设置有培养瓶进气口和培养瓶排气口，所述培养瓶排气口直接与CO₂恒温培养箱的内腔相通，所述培养瓶进气口通过管路和气体湿化装置与微型气泵的出口相连，所述微型气泵的进口通过管路与CO₂恒温培养箱的内腔相通；所述细胞培养瓶组内设置有气体压力传感器，所述气体压力传感器通过导线与压力程控器的信号输入端相连，所述压力程控器的控制输出端通过导线与微型气泵连接。