[实用新型]促进细胞应力感应的装置

说明书

本实用新型公开了一种促进细胞应力感应的装置，支撑柱形成的区域内部设置有三维网络，支撑柱形成的区域外部设置有若干根导轨，导轨上均设置有机械牵拉施加装置，机械牵拉施加装置对应与支撑柱连接，机械牵拉施加装置能够沿着与其连接的导轨移动。该套壳聚糖水凝胶三维网络装置在左右两侧机械牵拉施加装置左右对角拉伸交替的过程中有效形成对细胞均匀的力学刺激，更有利于促进细胞的表达。其中的圆柱状柱体和大平行四边形外部结构为装置提供了良好的保护效果，避免内部细胞受到过度的力学刺激。采取上下底和中间层同时承载细胞，使得整个装置由普遍二维转向三维化，提高了力学刺激效率，在短时间内产生更多的所需细胞表达产物。

技术领域

本实用新型涉及细胞应力学领域，具体是一种由壳聚糖水凝胶为材料的三维网络受力学刺激促进细胞应力感应的装置。

背景技术

在体内应力的作用下，组织发生变形，附着于基质上的细胞可产生相应的牵拉变形。通过力学装置可以较好地模拟细胞受牵拉时的力学环境。机械应力可以引起细胞相应生物学效应。(1)细胞增值周期以及形态结构变化，同时在一定条件下可以促进细胞的扩增，在细胞扩增后可以更多地提取细胞外基质。机械应力的施加也还有部分缺陷，例如骨组织受过小或过大的力学刺激分别会导致废用性骨丢失及病理性编织骨，只有生理范围内的力学刺激才会加强骨的建造。(2)细胞内基因以及酶类的表达。大量的实验表明细胞在适当的应力载荷下可以促进细胞力敏感基因的表达，诱导细胞自身的分化增殖，调节其生理功能。但过大的载荷会使细胞产生负面影响。在细胞内相关基因、酶类表达加强后，可有效提取所需的部分外泌体或其他外泌因子。现有的机械牵拉装置中细胞多以平面二维框架铺展开，限制了力学刺激施展影响效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述背景技术中提出的问题，提供了一种促进细胞应力感应的装置，该装置可有效解决现有细胞质基质及外泌体或其他外泌因子提取效率低，以及细胞遭受过度力学刺激影响细胞的问题。

本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：

促进细胞应力感应的装置，包括若干根支撑柱，在支撑柱形成的区域内部设置有三维网络，所述三维网络均与所有的支撑柱连接，在支撑柱形成的区域外部设置有若干根导轨，导轨上均设置有机械牵拉施加装置，且机械牵拉施加装置对应与支撑柱连接，机械牵拉施加装置能够沿着与其连接的导轨移动。现有的机械牵拉装置中细胞多以平面二维框架铺展开，限制了力学刺激施展影响效率，如果能研发一种三维牵拉装置结构，以及一种柔性外部细胞保护框架，便可解决上述问题，提高力学刺激效率并且对细胞形成有效保护。通过两侧的轨道和机械牵拉施加装置一方面可以在拉对角使三维网络压缩时便于施加力学刺激，更有利于网络内部单元格的压缩与扩张更有利于保护单元格内的细胞，一方面可以有效固定未经受拉伸的两个对角，避免网络内部单元格的伸缩不均匀。中间平行六面体的三维网络结构，切面呈平行四边形，在切面中含多个小单元格，每个单元格均呈平行四边形，网络整体呈现为平行六面体层状结构。本实用新型通过三维网络有效提高单次施加力学刺激受效益的细胞数量，提高力学刺激效率。

进一步地，机械牵拉施加装置均连接有夹持装置，且夹持装置另一端和对应的支撑柱连接。机械牵拉施加装置连接有动力机构，通过动力机构带动实现沿着导轨移动。也可以采用人工拉动方式，具体根据使用环境和条件来处理。夹持装置的装夹宽度范围契合平行六面体的柱体大小，能够对整个三维网络起到良好的固定作用，确保在进行横向拉伸与压缩时装置不会发生脱落。同时装夹所使用的材料PDMS具有较低的应力和模量，更适宜作为拉伸的材料，机械受力性能良好，可以减少使用受到的机械损伤。在拉伸的时候可采取对角拉法，更有利于使内部细胞受到更均匀的力学刺激。夹持装置上本身能够进行角度调整，在随着导轨移动时调整角度，实现拉伸和压缩功能的实现。完成施加相应力学刺激后，松开夹持装置，即可进行装置分离。

进一步地，支撑柱的数量为四根，分别连接在三维网络的四角棱边处。这种结构更加契合平行六面体，刚好实现支撑，以及后续连接时稳定。