[实用新型]利用半导体制冷片对温敏凝胶冷热调节的细胞片制备装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种细胞片制备装置，特别是利用半导体制冷片对温敏凝胶冷热调节的细胞片制备装置。

背景技术

组织工程细胞片通过组织工程方法使培养细胞从培养表面分离形成含有细胞外基质的完整片状结构，是组织工程中收获种子细胞和对种子细胞进行转移的一项新技术。组织工程细胞片含有离子通道、生长因子受体和连接蛋白等重要细胞表面蛋白，可避免因支架等载体的使用所带来的副作用，在皮肤、角膜、牙周膜、眼球表面、心肌和肺漏气等修复中得到广泛应用。

早期，有学者将细胞均匀接种于玻璃培养皿中，待所有集落基本连接成片时，用机械方法将其从培养皿剥落获得细胞片(赵雄飞，张仕君，胡嘉念，路淑珍，王旭，黎鳌，培养的人表皮细胞片同种移植于烧伤创面，解放军医学杂志，1989，14(2)：82-85)，机械方法有时会损伤细胞，操作要求特别小心。近年来主要通过温敏培养皿、胶原凝胶、磁力组织工程、表面粗糙的颗粒单分子层和聚合电解质等方法制备组织工程细胞片(李海甲，王万鹏，史宏灿，组织工程细胞片构建方法，中国修复重建外科杂志，2011，25(6)：741-744)，其中温敏培养皿法通过降温来获得细胞片，方法简便可靠，得到了广泛的应用。利用温敏培养皿构建组织工程细胞片一般是将温敏性水凝胶共价嫁接至普通聚苯乙烯组织培养皿表面，利用其能感受外界环境温度的变化而发生溶胶-凝胶转变或者可逆体积转变的特性制备细胞片。可用于制备温敏性水凝胶的材料包括聚N-异丙基丙烯酰胺(poly-N-isopropylacrylamide，PNIPAAm)、甲基乙烯基醚(MVE)、丙烯酸-2-N-吗啉基乙酯(MPEMA)、N，N’-二甲胺基乙酯(DMAEMA)、甲基丙烯酸(MAAC)、泊洛沙姆(Poloxamer)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酰胺(PAAm)等合成高聚物，以及纤维素及其衍生物、壳聚糖及其衍生物等天然聚合物，其中聚N-异丙基丙烯酰胺温敏性水凝胶尤为引人关注。聚N-异丙基丙烯酰胺分子内具有一定比例的疏水性的异丙基(-CH(CH₃)₂-)和亲水性的酰胺基(-NHCO-)，而且亲水/疏水平衡受温度影响，在37℃时相对疏水，利于细胞粘附、伸展和增殖，当温度下降至聚合物的低临界溶液温度(Low critical solution temperature，LTCST，32℃)时，聚合物表面变得亲水、膨胀，与培养细胞之间形成一水化层，使细胞自然与培养皿分离。利用温敏培养皿构建组织工程细胞片无需酶处理，保持了一些重要细胞表面蛋白质的完整，条件温和，收率高，而且能使从凝胶表面上解吸附下来的细胞保持较高的活性。然而，在细胞片制备过程中温度改变的实现和控制仍是一个难题，目前大多通过降低室内环境来实现，所需时间较长，也不容易准确控制温敏培养皿里温敏性水凝胶的温度，容易造成低温对细胞的损伤。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种简单快速的细胞片制备装置，不仅可以快速实现温敏性水凝胶的温度改变，而且可以适时监控培养器皿温度。

为解决上述技术问题，本发明的利用半导体制冷片对温敏凝胶冷热调节的细胞片制备装置包括：一固定框，其上设有半导体制冷片，半导体制冷片上涂有导热油与培养器皿紧密连接，半导体制冷片通过导线连通接有电源的控制器，培养器皿内壁底覆有一层温敏凝胶，外壁底布置有温度传感器。所述培养器皿可为多种尺寸的培养皿、培养瓶或培养板(6孔、12孔、24孔、48孔、96孔等)等。

所述温敏凝胶的低临界溶液温度低于37℃，可以选择聚N-异丙基丙烯酰胺、甲基乙烯基醚、丙烯酸-2-N-吗啉基乙酯、N，N’-二甲胺基乙酯、甲基丙烯酸、泊洛沙姆、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺等合成高聚物，以及纤维素及其衍生物、壳聚糖及其衍生物等天然聚合物，优选聚N-异丙基丙烯酰胺，可通过单体聚交联、聚合物交联或载体的接枝共聚等方法获得，还可以制成膜、微球、块、胶乳等形状。可采用接枝共聚、相转变聚合、低温处理、引入无机纳米粒子和利用成孔剂等方法来提高水凝胶的响应速率，也可通过形成互穿网络结构和利用物理交联等方法提高水凝胶的响应速率和力学性能等。也可通过相分离法、乳液模板法、致孔剂法、聚合物互穿网络法等向水凝胶中引入多孔结构，以提高聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的响应速率。在聚N-异丙基丙烯酰胺基础上引入壳聚糖，保留PNIPAAm温敏性的同时，改善其生物相容性。可将丙烯酸、丙烯酰胺等亲水性单体引入凝胶骨架结构可以提高其低临界溶液温度。