[发明专利]细胞三维动态体积调控装置

说明书

本发明公开一种细胞三维动态体积调控装置，包括：模具单元、拉伸单元和控制驱动单元，模具单元包括用于浇筑成型试样的浇筑模具，试样内圈具有细胞存放槽，细胞存放槽内具有若干个单细胞槽，试样外圈周向设有若干个插孔；拉伸单元包括安装组件，安装组件内活动连接有若干个弧形的转动叶片，若干个转动叶片呈光圈状设置，转动叶片的内圈端底面固接有拉伸杆，若干个拉伸杆与若干个插孔一一对应设置并固接；控制驱动单元包括电机和控制组件，电机与控制组件电性连接，电机的输出轴通过传动组件与安装组件传动连接，本发明能够实现对单细胞三维动态体积调控，实现共聚焦显微镜实时观察。

技术领域

本发明涉及生物医学工程领域，特别是涉及一种细胞三维动态体积调控装置。

背景技术

细胞在体内存在于复杂的三维基质微环境中，其通过感受和响应生物化学和机械应力等多种刺激来调节细胞增殖、分化和功能。近几年，人们逐渐深入发现细胞外基质微环境作为细胞直接接触的区域不仅对细胞力学和生物学行为有着重要的调控作用，而且基质微环境物理特性的变化与生长、发育和疾病发生有着密切的联系。基质微环境物理特性包含基质弹性、黏弹性、单细胞几何形状以及动态拉伸和压缩应变刺激等。

随着细胞力学生物学研究的不断深入，人们逐渐意识到研究单细胞在其三维基质微环境中的细胞行为更具有生理和现实意义。于此同时，大量研究证明单细胞体积通过特定的信号通路直接影响细胞行为和命运，其中包括细胞迁移、分化和凋亡。如细胞水外流导致细胞体积减小而引起的细胞硬度增加，并最终诱导干细胞成为前骨细胞。此外细胞体积调节不仅影响细胞功能，而且影响其基因表达、代谢活动和退行性病变，如软骨细胞肥大等。因此，工程化构建三维动态调控单细胞体积的细胞培养平台或装置对于揭示基质动态体积变化调控细胞行为、功能和命运的分子机制至关重要。

目前的细胞拉伸、压缩装置大多局限在群体细胞的二维平面应变上，没有综合考虑过细胞拉伸、压缩方式的多样性，单细胞三维体积调控的重要性以及基于细胞动态应变实际研究意义下显微镜观察的实时性。随着生物医学工程的发展，仅仅把目光集中在群体细胞的轴向拉伸、压缩上已经远远不够。

发明内容

本发明的目的是提供一种细胞三维动态体积调控装置，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种细胞三维动态体积调控装置，包括：

模具单元，所述模具单元包括用于浇筑成型试样的浇筑模具，所述试样内圈具有细胞存放槽，所述细胞存放槽内具有若干个单细胞槽，所述试样外圈周向设有若干个插孔；

拉伸单元，所述拉伸单元包括安装组件，所述安装组件内活动连接有若干个弧形的转动叶片，若干个所述转动叶片呈光圈状设置，所述转动叶片的内圈端底面固接有拉伸杆，若干个所述拉伸杆与若干个所述插孔一一对应设置并固接；

控制驱动单元，所述控制驱动单元包括电机和控制组件，所述电机与所述控制组件电性连接，所述电机的输出轴通过传动组件与所述安装组件传动连接。

优选的，所述浇筑模具包括一端敞开的外筒，所述外筒远离其敞开端的内端面中心处活动连接有存放槽成型块，所述存放槽成型块与所述细胞存放槽位置对应设置，所述存放槽成型块的顶面设有光刻硅板，所述光刻硅板表面的若干个凸起与若干个单细胞槽一一对应设置。

优选的，所述外筒远离其敞开端的内端面周向固接有若干个插孔成型杆，若干个所述插孔成型杆位于所述存放槽成型块外侧，若干个所述插孔成型杆远离所述存放槽成型块的一端伸出所述外筒的敞开端，且若干个所述插孔成型杆与若干个所述插孔位置一一对应设置。

优选的，所述外筒的敞开端可拆卸连接有封盖，所述封盖的中心处开设有浇注口，所述浇注口与所述存放槽成型块之间具有间隙，所述封盖的外圈周向开设有若干个通孔，若干个所述通孔与若干个所述插孔成型杆一一对应设置并插接。