[发明专利]一种模拟体内流体力学环境的实验设备及方法

说明书

本发明涉及一种模拟体内流体力学环境的实验设备及方法，属于生物医学领域。所述设备的组件包括平板流动小室装置、定时开关、蠕动泵、真空泵、加热垫圈、储液瓶和水浴锅。本发明提供的一种模拟体内流体力学环境的实验设备及方法，不需要额外的二氧化碳供给来维持生理pH值，且可实现稳定的用于对细胞等培养物加载流体切应力刺激，整个装置无需放置于培养箱操作，一方面大大降低了操作难度，另一方面很好解决了气瓶供气的不稳定性，整个实验可重复性好。

技术领域

本发明涉及一种模拟体内流体力学环境的实验设备及方法，属于生物医学领域。

背景技术

流体切应力对血管内皮细胞的影响在心血管领域具有较大的研究进展。血管内皮细胞处于持续流动的血流中，因而受到血液流动所产生的流体切应力作用。有研究发现流体切应力可影响血管内皮细胞的排列、形状、基因表达、细胞表面粘附分子的表达；其他领域的研究也引入了平行板流动小室。Michael J. Mitchell研究发现生理范畴的流体切应力还可以调控受体介导的肿瘤细胞的凋亡。AnkenyRF 认为流体切应力可能是诱导内皮祖细胞向内皮细胞分化的因素。同理，眼部一些组织也暴露在液体流中，从而受到流体切应力作用，有研究显示流体切应力能够影响睫状体上皮细胞分泌房水的作用。

细胞生物力学是组织工程领域内的一个重要组成部分，而细胞力学实验技术则是细胞力学研究的基础。目前已有多种模拟体内流体切应力的实验装置被发明，最常见的为平板流动腔的层流装置，在此基础上根据研究的需要已出现多种平行板流动腔，例如，为实现细胞施加剪切力和电刺激的流动腔装置，特别是能施加多个方向电刺激的装置，重庆大学吕永钢等人提出了一种可实施多方向电刺激的平板流动腔，包括三层平板和两层垫片，上平板设置有流体进出口，上垫片设置有导流槽，中平板设置矩形狭缝，下垫片设置有流动小室(吕永钢;邹杨;，可实施多方向电刺激的平板流动腔，中国发明专利，申请号：201110431771.2)。为了解决常规平行平板实验腔，更换培养片时尺寸的误差导致的流体切应力实际大小的理论误差问题，上海泉众机电科技有限公司顾宇灵、魏萍等人提出了一种可以重复高温灭菌的平行平板流动小室装置，利用弹性垫反作用力使得培养片与层流流道紧密贴合，把输入有可控的液体流转变成可控的液体层流，并且在更换培养片的时候，对控制液体层流的控制精度的影响有很大的降低，并可以在培养片的压边以外的面积上实现细胞培养，与其它方案相比，在相同的培养片下，可获得更大的培养面积或更好的流体切应力控制的重复性培养效果(顾宇灵;魏萍; 一种平行平板流动小室装置，中国发明专利，申请号：201610093387.9)。为了研究各种细胞在三维培养状态下，对可控的流体切应力的反应，四川大学班宇等人提出了一种仿生三维流体切应力细胞培养装置及其切应力加载方法(班宇;耿宁;宫苹;刘晓光;伍颖颖;李凤; 仿生三维流体切应力细胞培养装置及其切应力加载方法，中国发明专利，申请号：201110053704.1)。

但是，以上流体切应力装置都需要放置在培养箱内，给予细胞生长所需的CO2培养环境，不仅大大增加了实验操作的难度，同时大大增加了细胞的污染率。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，提供一种模拟体内流体力学环境的实验设备及方法，不需要额外的二氧化碳供给来维持细胞生理pH值，且可实现稳定的用于对细胞等培养物加载流体切应力刺激。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种模拟体内流体力学环境的实验设备，所述实验设备的组件包括平板流动小室装置、储液瓶和蠕动泵，所述实验设备的组件还包括定时开关、加热垫圈和水浴锅；

所述平板流动小室装置的部件包括上腔体、硅胶垫圈和培养皿，所述硅胶垫圈（1）为上腔体及培养皿的联合部件，所述上腔体扣合在培养皿上部；所述硅胶垫圈的中部为矩形空腔；所述上腔体上部设置有进液口和出液口，所述进液口通过进液管与储液瓶连接，在进液管上设置有定时开关和蠕动泵，所述出液口通过出液管与储液瓶连接；