靜水壓力刺激裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種靜水壓力刺激裝置，包括靜水壓力裝置，伺服控制系統(tǒng)。靜水壓力裝置由上部的培養(yǎng)腔和下部的氣體腔組成，培養(yǎng)腔與氣體腔之間通過可移動的閥門隔離，培養(yǎng)腔上部連接有壓力傳感器；氣體腔下部連接有伺服控制系統(tǒng)。培養(yǎng)腔與氣體腔的面積比為1:N，N>1。當(dāng)在氣體腔內(nèi)輸入壓縮空氣時，閥門向培養(yǎng)腔移動。培養(yǎng)腔還連接有蠕動泵。本實用新型能實現(xiàn)循環(huán)、持續(xù)、常壓三種類型的靜水壓力刺激，并可以比較三種類型的靜水壓力刺激對保持細(xì)胞大量、穩(wěn)定分化所起的作用。同時也會對骨科疾病的一些病理研究也會有一定的提示作用。
【專利說明】靜水壓力刺激裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種為使骨髓源性間充質(zhì)干細(xì)胞（Bone marrow -derived mesenchymal stem cells. BMSC)向軟骨細(xì)胞表型多量、穩(wěn)定分化，而建立的靜水壓力刺激 裝直。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展，組織工程概念被引入到骨科領(lǐng)域的治療中。軟骨組織 工程的基本方法是將種子細(xì)胞經(jīng)體外培養(yǎng)擴(kuò)增后，接種到一種組織相容性好、并且可以降 解吸收的三維生物支架上，將細(xì)胞生物支架復(fù)合體植入軟骨缺損部位，生物材料逐漸被降 解吸收，而種植的細(xì)胞繼續(xù)增生繁殖，形成新的有功能的軟骨組織，最終形成一個與正常軟 骨在組織學(xué)及生化組成上相同的組織，從而完成軟骨缺損的修復(fù)。
[0003] 組織工程化軟骨結(jié)構(gòu)形成的重要條件之一是必須獲得大量的有功能和活力的軟 骨細(xì)胞，其中自體軟骨細(xì)胞因其功能相同、無免疫排斥反應(yīng)，是組織工程軟骨的種子細(xì)胞最 理想的細(xì)胞來源。但軟骨細(xì)胞在體外培養(yǎng)過程中擴(kuò)增能力有限，且軟骨細(xì)胞取材會造成再 損傷。因此，源于自體軟骨組織的種子細(xì)胞目前難以滿足構(gòu)建組織工程軟骨的需要。
[0004] BMSC是一種存在于成年動物和人骨髓支持細(xì)胞中的終身潛伏的間充質(zhì)干細(xì)胞，它 能長期保持未分化狀態(tài)，又具有向多種間充質(zhì)細(xì)胞系，如：骨、軟骨、脂肪和肌肉等組織分化 的潛能。被認(rèn)為是多種組織器官改建和損傷后修復(fù)反應(yīng)的細(xì)胞源。
[0005] 但是骨髓中BMSC含量極少且隨年齡增長而成幾何級數(shù)下降，因此利用BMSC的自 我擴(kuò)增能力，將其在體外大量擴(kuò)增后再用于治療就成為一種理想的方法。軟骨損傷的完全 修復(fù)需要植入的BMSC完全分化為成熟的軟骨細(xì)胞，并且新生軟骨要與周圍軟骨組織完全 融合。軟骨細(xì)胞培養(yǎng)中的一個主要問題是軟骨細(xì)胞在體外傳代培養(yǎng)時存在凋亡、增殖效率 不高及去分化等特點。
[0006] 已有研究指出在循環(huán)靜水壓力下培養(yǎng)，軟骨細(xì)胞有較高的細(xì)胞增殖率，生理水平 的循環(huán)靜水壓越高，軟骨細(xì)胞表型越穩(wěn)定；持續(xù)靜水壓力培養(yǎng)的軟骨細(xì)胞更早失去軟骨細(xì) 胞的特有表型，并且持續(xù)靜水壓力越大，表型改變越早。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本實用新型是要提供一種靜水壓力刺激裝置，為體外培養(yǎng)的軟骨細(xì)胞提供了循環(huán) 靜水壓力、持續(xù)靜水壓力和常壓三種類型的靜水壓力刺激，并比較三種類型的靜水壓力對 于維持軟骨細(xì)胞連續(xù)培養(yǎng)過程中表型穩(wěn)定所起的作用。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是：一種靜水壓力刺激裝置，包括靜水壓 力裝置，伺服控制系統(tǒng)，其特點是：靜水壓力裝置由上部的培養(yǎng)腔和下部的氣體腔組成，培 養(yǎng)腔與氣體腔之間通過可移動的閥門隔離，培養(yǎng)腔上部連接有壓力傳感器；氣體腔下部連 接有伺服控制系統(tǒng)。
[0009] 培養(yǎng)腔與氣體腔的面積比為1:N，N>1。氣體腔通入壓縮空氣時，閥門向培養(yǎng)腔移 動。培養(yǎng)腔連接有蠕動泵。
[0010] 本實用新型的有益效果：
[0011] 本實用新型裝置可實現(xiàn)：
[0012] 1.通過伺服控制系統(tǒng)可對培養(yǎng)腔內(nèi)細(xì)胞施加循環(huán)靜水壓力；
[0013] 2.通過伺服控制系統(tǒng)可對培養(yǎng)腔內(nèi)細(xì)胞施加持續(xù)靜水壓力；
[0014] 3.比較不同類型的靜水壓力刺激對維持細(xì)胞傳代培養(yǎng)時細(xì)胞表型的不同影響；
[0015] 4.可誘導(dǎo)BMSC向骨、軟骨、脂肪、肌肉等組織定向分化。
[0016] 因此，本實用新型能實現(xiàn)循環(huán)、持續(xù)、常壓三種類型的靜水壓力刺激，并可以比較 三種類型的靜水壓力刺激對維持細(xì)胞大量、穩(wěn)定分化所起的作用。同時也會對骨科疾病的 一些病理研究也會有一定的提示作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0018] 圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)剖視圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明。
[0020] 如圖1、2所示，本實用新型的靜水壓力刺激裝置，包括靜水壓力裝置1，伺服控制 系統(tǒng)7等。
[0021] 靜水壓力裝置1分為上下兩部分，分別為培養(yǎng)腔2和氣體腔3,培養(yǎng)腔2和氣體腔 3的面積比為1:N(N大于1)，培養(yǎng)腔2和氣體腔3之間由一個可移動的閥門4隔離。當(dāng) 壓縮空氣進(jìn)入氣體腔時，就會推動閥門4向培養(yǎng)腔2移動，培養(yǎng)液受到壓迫。培養(yǎng)腔內(nèi)產(chǎn)生 了大小為氣體腔3內(nèi)壓力N倍的靜水壓力。
[0022] 培養(yǎng)腔2上部有開孔，連接有壓力傳感器6,用于監(jiān)測培養(yǎng)腔2內(nèi)壓力。
[0023] 氣體腔3下方連接有伺服電機(jī)控制系統(tǒng)7,控制壓縮空氣的輸入量，并且配置有壓 力傳感器，供數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并顯示與數(shù)據(jù)分析。
[0024] 伺服電機(jī)控制系統(tǒng)7可控制壓縮氣體的輸入量。當(dāng)要在培養(yǎng)腔2內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)靜水 壓力時，就通過伺服電機(jī)控制系統(tǒng)7在氣體腔3內(nèi)產(chǎn)生呈正弦波或方波的氣體量，該氣體量 變化規(guī)律也可通過壓力傳感器觀察到；同樣的，當(dāng)要在培養(yǎng)腔2內(nèi)產(chǎn)生持續(xù)靜水壓力時，就 通過伺服電機(jī)控制系統(tǒng)7在氣體腔3內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的氣體量；常壓即指對培養(yǎng)腔2內(nèi)細(xì)胞不 施加任何靜水壓力，作為對照組用。因而，可以在培養(yǎng)腔2中產(chǎn)生在循環(huán)、持續(xù)、常壓三種類 型的靜水壓力。
[0025] 蠕動泵5連接著靜水壓力裝置1中的培養(yǎng)腔2,在不施加靜水壓力刺激時，為培養(yǎng) 腔2補充培養(yǎng)液。
【權(quán)利要求】
1. 一種靜水壓力刺激裝置，包括靜水壓力裝置（1)，伺服控制系統(tǒng)（7)，其特征在于：所 述靜水壓力裝置（1)由上部的培養(yǎng)腔（2)和下部的氣體腔（3)組成，培養(yǎng)腔（2)與氣體腔 (3)之間通過可移動的閥門（4)隔離；培養(yǎng)腔（2)上部連接有壓力傳感器（6)，氣體腔（3)下 部連接有伺服控制系統(tǒng)（7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜水壓力刺激裝置，其特征在于：所述培養(yǎng)腔（2)與氣體腔 (3)的面積比為1:N，N>1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜水壓力刺激裝置，其特征在于：所述氣體腔（3)通入壓縮 空氣時，閥門（4)向培養(yǎng)腔（2)移動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜水壓力刺激裝置，其特征在于：所述培養(yǎng)腔（2)連接有蠕 動泵（5)。
【文檔編號】C12M1/04GK203904359SQ201420281881
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】丁皓, 雷亞楠, 蘭海蓮 申請人:上海理工大學(xué)