[实用新型]一种模拟口腔咀嚼力学环境的细胞培养装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及细胞培养装置，具体涉及一种模拟口腔力学环境的细胞培养装置。

背景技术

在传统的细胞体外二维培养方式和加力条件下，学者们能够轻易的对单层细胞施加不同大小、频率、周期的张力，观察检测细胞的增殖和分化。但是，二维细胞培养并不能反应人体内真实情况之下细胞的生长和细胞间的联系，细胞经常发生去分化、失去正常的形态与功能；况且，从体外组织再生的角度来讲，二维加力得出的结果并没有多大的指导意义。

三维培养状态下，细胞的形态和功能更接进体内，但是组织内部机械力的研究具有相当的复杂性。一方面，很难分开研究单一某种力量对细胞的作用。即使是一个很简单的压力作用到一个三维的弹性支架材料上，在组织内部，细胞会受到静水压、流体压力、和支架的局部应变应力三种力，力量大小和形式随时间变化和空间不同而各异。另一方面，体内生物力微环境特点就是随时间变化和随空间不同各异。所以，没必要也不可能把体内微环境中各种力的作用割裂开来，像用二维细胞加力和测量的方法分别去研究某一种特定力的效果。

在三维的加力研究中，大多数文献是观测组织整体受力的反应，报道证明加力促进整个组织中细胞增殖分化。除了一些计算机所做的三维有限元模型分析组织内部应力分布外，很少有文献深入到组织内部去观察分析不同部位细胞增殖分化的区别。

牙周组织中牙骨质-牙周膜-牙槽骨样复合体为一个动态平衡的系统，维持这种动态平衡的关键就是生理的咀嚼周期运动。在疾病、损伤或牙周组织受到外界刺激时，牙周膜中的干细胞能定向迁移，增殖和分化再生和修复牙周组织复合体。为了便于体外研究咀嚼周期运动，急需设计和制作符合人体口腔微环境特征，适合细胞体外生长、加力和观测的装置。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种模拟口腔力学环境的细胞培养装置，用于模拟口腔的咀嚼运动，模拟研究口腔内牙周组织的细胞在咀嚼力作用下的增殖分化情况，可以模拟研究不同大小的咀嚼力以及不同咀嚼频率下的牙周膜细胞增殖分化情况。

上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种模拟口腔咀嚼力学环境的细胞培养装置，包括细胞培养单元、加载单元和驱动单元；所述细胞培养单元包括一个或多个设在孔板上的细胞培养孔；所述加载单元包括一个或多个设在孔板盖上的加载头，并与孔板上的细胞培养孔对应；所述驱动单元包括沿孔板盖垂直方向做往复运动的传动杆，传动杆的一端与孔板盖直接或间接接触；所述孔板和孔板盖之间设有用于使加载头复位的复位弹簧，加载头在传动杆和复位弹簧的作用下沿细胞培养孔做上下往复运动。

进一步地，所述孔板与孔板盖之间设有多个导向杆，复位弹簧套在导向杆上，孔板盖沿导向杆做上下往复运动。设置导向杆，可以使得孔板盖沿着导向杆做上下往复运动，不容易出现运动偏移，更易于控制。

进一步地，所述导向杆近孔板盖的一端设有螺纹，并安装有配套的用于调节孔板盖与孔板之间最大距离的螺母。通过调节螺母，可以根据需要调节孔板盖与孔板之间的最大距离，灵活性高。

进一步地，所述加载头可拆卸地安装在孔板盖上。加载头可以根据试验需要设计成不同的形状，可以根据试验需要选择安装或更换不同形状的加载头，试验灵活性高。

进一步地，所述加载头通过螺纹连接可拆卸地安装在孔板盖。螺纹连接一方面容易更换，另一方便连接较为牢固，可以使得加载头牢固的安装在孔板盖上。

进一步地，所述加载头的外径小于细胞培养孔的内径，加载头在传动杆和复位弹簧的作用下沿细胞培养孔做开放式的上下往复运动。对于固体培养基，加载过程中培养基不会溢出细胞培养孔，加载头的外径小于细胞培养孔的内径即可提供加载力。

进一步地，所述细胞培养孔中设有多孔结构的三维培养支架，三维培养支架上设有与加载头形状契合的加载孔，加载头在传动杆和复位弹簧的作用下对三维培养支架上的加载孔做开放式的上下往复运动。多孔结构的三维培养支架中有培养基，细胞生长在培养基中，加载头通过在三维培养支架的加载孔中加载-复位，能模拟口腔咀嚼的力学环境，便于观察三维培养支架中的细胞在该力学环境中的生殖分化情况。

进一步地，所述加载头外壁设有柔性材质的密封垫，加载头通过密封垫与细胞培养孔内壁紧密接触，加载头在传动杆和复位弹簧的作用下沿细胞培养孔做封闭式的上下往复运动。当需要直接对液体培养基质进行加载时，为了在封闭的腔室内产生压力（模拟加载力），用密封垫将加载头与细胞培养孔内壁之间的空隙填充，可以模拟研究液体培养基质中的细胞在该压力下的生殖分化情况。