[发明专利]一种在体外对胶原施加外力作用场的加载装置

说明书

本发明公开一种在体外对胶原施加外力作用场的加载装置，包括胶原培养基底薄膜，胶原培养基底薄膜顶端种植有胶原，夹持部，包括四个夹持件，四个夹持件分别与胶原培养基底薄膜四个侧边一一对应，夹持件包括上夹具和下夹具，胶原培养基底薄膜位于上夹具与下夹具之间。本发明能够实现在体外模拟生理条件下胶原所受应力应变场，一方面使得胶原培养基底薄膜便于安装拆卸，另一方面可以使用不同大小的载荷进行加载，且可多次准确重复加载，允许长时间连续运行，观察检测方便，适用性强，是研究、比较组织工程培养物的理想装置，也可广泛运用于细胞工程的相关研究、实验工作。

技术领域

本发明涉及生物医学组织工程体外培养领域，特别是涉及一种在体外对胶原施加外力作用场的加载装置。

背景技术

胶原在细胞复杂生化信号的调控下，协调有序，逐级组装成结构、尺寸和功能精准特异的结构。不同组织中胶原纤维的数量和排布方式有很大差异，这些差异与器官和组织的功能特点相适应。(1)皮肤中胶原纤维的排列呈网状，相互结合成束，纵横交错与皮肤表面平行排列，具有伸缩性能；(2)骨单体中胶原纤维排列为同轴的圆柱体结构，在每个圆柱体中胶原纤维平行排列，相邻圆柱体中的胶原纤维以一定角度周期性旋转；(3)角膜组织是由大量与弧状表面平行的胶原纤维板层组成，每一板层厚度均匀且含大量平行排列、直径一致的胶原纤维，相邻板层的纤维排列呈垂直关系。角膜内的这种胶原纤维排列，形成了衍射光栅单元，使角膜具有光散射和透光性；(4)髓核纤维环同一层内纤维相互平行，相邻纤维层的纤维之间排列呈30°-60°的交角，整个纤维环的外层纤维较垂直，越靠近中央纤维越倾斜，接近软骨终板时几乎呈水平排列，这种结构保证了在前屈、后伸、侧曲和扭转运动时脊柱的稳定性；(5)肌腱中胶原纤维互相平行，彼此紧密排布成束，胶原纤维呈线形、螺旋形或交叉方式，由纤维细胞基质腱内膜分隔成束，肌腱的力学性能依赖于胶原纤维的直径和方向，构造中具有很强的伸张力；(6)胶原纤维在软骨表面密集排列，呈切线位，与运动轴线平行。中间层内的胶原纤维粗大，与关节面呈斜行排列，相互交织成网状。放射层胶原纤维呈自下而上的放射状排列，垂直于软骨表面，这种结构与软骨的抗压性、抗张力性、膨胀性与渗透性有关。

相同的三螺旋状胶原单体在三维空间中以不同的方式进行排列组成特定粗细、长短和排列方向的结构，构成了生物物理性能与生物功能迥异的结缔组织，为活组织提供稳定性和独一无二的生物物理特征，这一过程与自组装过程中的力学微环境息息相关。因此，本专利从生物力学的角度出发，在体外无细胞的调控下，通过设计力学加载装置，对胶原自组装—降解过程施加均匀或非均匀应力应变场，从而探索胶原对力学微环境的力学传导机制，研究胶原逐级组装结构—属性—功能之间跨尺度的相互关系。

本申请研制一种可对聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)基底薄膜进行载荷施加的施力装置，可以在体外模拟生理条件下胶原所受应力应变场，使得胶原培养基底薄膜安装拆卸方便，且提高胶原培养基底薄膜的固定效果，此外，本装置可多次准确重复加载，允许长时间连续运行，观察检测方便，适用性强，是研究、比较组织工程培养物的理想装置，也可广泛运用于细胞工程的相关研究、实验工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种在体外对胶原施加外力作用场的加载装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现在体外模拟生理条件下胶原所受应力应变场，一方面使得胶原培养基底薄膜便于安装拆卸，另一方面可以使用不同大小的载荷进行加载，且可多次准确重复加载，允许长时间连续运行，观察检测方便，适用性强，是研究、比较组织工程培养物的理想装置，也可广泛运用于细胞工程的相关研究、实验工作。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种在体外对胶原施加外力作用场的加载装置，包括胶原培养基底薄膜，所述胶原培养基底薄膜顶端种植有胶原，

夹持部，包括四个夹持件，四个所述夹持件分别与所述胶原培养基底薄膜四个侧边一一对应，所述夹持件包括上夹具和下夹具，所述胶原培养基底薄膜位于所述上夹具与所述下夹具之间；