[发明专利]一种体外动态细胞培养装置及其培养方法

说明书

本发明公开了一种体外动态细胞培养装置及其培养方法，该装置中的A连接件(6)和B连接件(7)用于支撑培养皿(1)；第二夹具组件(3)安装在驱动组件(4)上，驱动组件(4)安装在基座(5)的上面板，驱动组件(4)用于提供第二夹具组件(3)的往复运行；第一夹具组件(2)与第二夹具组件(3)对称安装在培养皿1的两侧。通过控制系统(100)输出的驱动电机触发信号F₁给驱动组件(4)，实现组合体的拉伸。该装置可置于细胞培养箱内进行动态培养，在不改动细胞培养装置的条件下进行简单的细胞培养优化功能，降低成本。本发明模拟体内细胞处于力学微环境，建立力学刺激下细胞培养方法，对细胞、组织工程支架及组织培养方法的发展起到积极的作用。

技术领域

本发明涉及一种模拟体内细胞微环境的培养装置，更特别地说，是指一种研究细胞在一定力学刺激下的生长及分化的体外动态细胞培养装置及其培养方法。

背景技术

近年来，随着细胞培养技术、移植技术及生物材料技术的发展推动临床医学步入了“再生医学”的新阶段—组织工程。组织工程是将体外培养的相关组织细胞接种在一种具有优良相容性及降解性的生物材料上形成细胞－材料复合支架，然后将该细胞－材料复合支架植入到损伤组织部位，当附载细胞的生物材料随着时间被机体降解吸收的同时，细胞在不断的增殖、迁移和分化进而形成新的组织，达到组织修复和功能重建的目的。构建功能性组织工程支架的主要影响因素包括种子细胞、支架材料及外界刺激等。而细胞的体外功能化培养是组织工程研究的关键，也是将支架应用于临床的技术基础。同时在体外给细胞提供和体内条件相近似的的生存条件对于组织工程支架的培养和功能化至关重要，其中力学、电学等物理因素起着不可忽视的作用。

细胞培养技术是一种用于细胞生物学和分子生物学等研究的重要方法。研究细胞的功能、代谢以及细胞对环境诸因素影响的反应等需要一个既能使细胞脱离复杂环境的直接影响，又能维持正常生命活动的条件。这一条件的建立离不开培养基和细胞培养箱。细胞培养的营养环境可由培养基提供，而细胞培养的环境参数则可由细胞培养箱提供。常规的细胞培养箱能精确地提供细胞培养需要的温度、湿度、气体环境，性能稳定、响应迅速、可靠性高，且能有效防范对培养细胞的污染。但是均不能提供模拟体内力学的微环境。

力学的微环境对器官组织的发育再生及细胞的增殖、迁移分化和凋亡等各个层次的生命活动都有重要的影响。例如：肌腱是连接骨和肌肉的重要组织，在肌腱的体内环境中会不断的收到力学载荷的作用，肌腱的生长、发育和再生都与力学刺激密切相关。有关力学刺激的生物效应和作用已经在多种细胞和组织中得到研究，有关研究表明不同程度的肌腱刺激可诱导肌腱干细胞向不同方向分化，低强度的力学刺激可以促进干细胞的增殖且促进细胞向肌腱方向分化，高强度的力学刺激可以导致干细胞向脂肪、骨及软骨的方向分化。

综上所述，加载一定程度的力学刺激对细胞生长、迁移及分化有影响。目前，虽然有研究者开始考虑将力学刺激应用在细胞和组织的培养中，但还没有发现可以提供力学刺激的同时还方便将其置于培养箱内的一种可调节便携式动态培养装置。

发明内容

为了解决现有细胞培养箱不能满足在模拟体内力学微环境对细胞或组织进行动态培养的技术问题，本发明提出了一种在可控的力学刺激下的生长及分化的体外动态细胞培养装置及其培养方法。本发明通过控制拉伸速率及伸长率来模拟体内细胞微环境的拉伸应力，实现了细胞在周期性力学刺激下的生长及分化，构建具有功能化的组织工程支架。

本发明的一种体外动态细胞培养装置，其包括有培养皿(1)、第一夹具组件(2)、第二夹具组件(3)、驱动组件(4)、基座(5)、A连接件(6)和B连接件(7)；

培养皿(1)的容池(1B)内盛装细胞培养液；培养皿(1)的底部放置在相对设置的A连接件(6)和B连接件(7)上，且位于基座(5)的圆孔(5C)处；

第一夹具组件(2)包括有第一夹具本体(2A)、A内套件(2B)、A外套件(2C)；其中，A内套件(2B)与A外套件(2C)套接一起后形成右端活动件；