一种用于提供力和电刺激的细胞培养装置

本技术涉及细胞培养，特别是涉及一种用于提供力和电刺激的细胞培养装置。

背景技术：

1、人体细胞是组成人体的最基本元素，其力学特性是细胞生物学研究的重要内容之一。细胞力学特性是指细胞对外部物理或化学环境变化时所表现的形态、结构和机械性质的变化。探究细胞力学特性不仅有助于了解细胞生理和病理过程，还可为医学诊疗提供信息。例如牵张力对成骨细胞功能的影响在体内，成骨细胞可分泌基质包裹自身，外力通过对此基质的形变刺激传导给细胞骨架，这些外力导致基质的变形，在骨陷窝及骨小管周围对成骨细胞形成拉力。成骨细胞对牵张应力的作用很敏感，牵张刺激会激发成骨细胞的分化和增殖潜力，还可以刺激成骨细胞通过调整缝隙连接或旁分泌因子来调节成骨细胞。

2、除了复杂的力学环境，电学环境也是体内细胞生长的重要微环境之一。在生理电场存在的情况下，细胞产生分裂、分化和迁移。如将微电刺激用于细胞体外培养中以模拟体内的电学环境，电刺激可以使内皮细胞形态发生改变，细胞向垂直于电场的方向拉长，同时可以促使细胞片状伪足重新分布、刺激肌动蛋白的合成以及激活内皮细胞生长因子受体(vegfr)等信号通路。电刺激能够诱导人成骨细胞钙离子浓度的增加，促进成骨细胞的增殖、生长因子的分泌以及细胞外基质的合成；在心肌细胞培养过程中加载电刺激能诱发心肌细胞的有序生长，提高心肌细胞同步收缩的程度，并观察到高度组织的超微结构，如间隙连接、闰盘等，α-肌动蛋白、心肌钙蛋白等心脏蛋白分泌量也会增加。

3、目前的实验室中的培养皿大多为单一功能的，在需要对细胞进行多物理场刺激的情况很少，而细胞在生物体内所处的微环境是十分复杂且多变的，其作为一个动态的多物理场的系统，不断地与外界环境产生相互作用，从而不断地受到外界力学生物学信号的刺激，为了更好研究细胞的力-电信号的多尺度传导，研发一款用于提供力和电刺激的细胞培养装置很有必要。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种用于提供力和电刺激的细胞培养装置，以解决上述现有技术存在的问题，提供细胞处于力和电刺激下的培养环境，辅助细胞生长发育研究。

2、为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

3、本实用新型提供一种用于提供力和电刺激的细胞培养装置，包括培养皿基体、弹性板、拉伸机构及电刺激机构；所述培养皿基体上开设有至少一个通槽，且所述培养皿基体底部开设有与各所述通槽连通的凹槽，所述弹性板位于所述凹槽内且所述弹性板的两端均延伸出所述凹槽的两端；所述拉伸机构具有第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部用于夹持所述弹性板的一端，且所述第二夹持部用于夹持所述弹性板的另一端，所述第一夹持部和/或所述第二夹持部用于向拉伸所述弹性板的方向移动；所述电刺激机构具有多个电极组，各所述电极组分别位于一个所述通槽内，所述电极组包括正极片和负极片。

4、优选的，所述电刺激机构包括信号发生器，所述信号发生器与各所述电极组均电连接。

5、优选的，所述培养皿基体上还设置有培养皿盖，所述培养皿盖上对应各所述通槽的位置分别固定设置有一个所述电极组。

6、优选的，所述培养皿基体的材质为透明材质。

7、优选的，所述弹性板材质为水凝胶。

8、优选的，还包括第一连接板和第二连接板，所述弹性板靠近所述第一夹持部的一端为第一端，且所述弹性板的另一端为第二端，所述第一连接板的一端与所述第一端固定连接，且所述第一连接板的另一端用于被所述第一夹持部夹持；所述第二连接板的一端与所述第二端固定连接，且所述第二连接板的另一端用于被所述第二夹持部夹持。

9、优选的，所述拉伸机构包括第一拉伸仪和第二拉伸仪，所述第一拉伸仪的夹持端为所述第一夹持部，所述第二拉伸仪的夹持端为所述第二夹持部。

10、本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

11、本实用新型提供的用于提供力和电刺激的细胞培养装置，通过拉伸机构对弹性板至少一端提供拉伸方向的拉力，使得弹性板能够产生形变，并通过将力传递至各通槽内落在弹性板上的细胞中，实现细胞受到力刺激；电刺激机构在通槽内设置电极组施加电刺激；即可得到细胞在力和电的联合刺激施加，从而建立力电刺激下的细胞培养环境，完善现有技术中不能同时模拟体内细胞处于力、电刺激共同作用环境的问题，对于细胞生长发育的研究有着重要作用。

12、进一步的，采用信号发生器提供电刺激，其能够提供恒电压、脉冲电压、直流微电流等不同需要的电刺激条件，满足不同电刺激施加需求。

13、进一步的，培养皿盖的设置能够方便对各通槽的盖合，封闭各通槽，避免外界对各通槽内的污染；且将各电极组固定在培养皿盖上方便其对应定位盖合。

14、进一步的，培养皿基体材质选用透明材质，方便在实验过程中直接且直观观察了解各通槽内的实验状况。

15、进一步的，弹性板选用水凝胶材质，其能够增加细胞的黏附，有助于细胞的生长和扩增。

16、进一步的，第一连接板和第二连接板分别与弹性板的两端固定连接，通过第一连接板和第二连接板的拉伸带动弹性板的拉伸变形，从而使细胞受到力刺激。

17、进一步的，拉伸机构选用第一拉伸仪和第二拉伸仪两部分组成，当需要单向拉伸时仅需要开启其中一个即可满足；且当需要双向拉伸时，可同时开启第一拉伸仪和第二拉伸仪实现；此种设置能够满足不同的力施加需求，提供更多的实验设置条件。

技术特征：

1.一种用于提供力和电刺激的细胞培养装置，其特征在于：包括培养皿基体、弹性板、拉伸机构及电刺激机构；

2.根据权利要求1所述的用于提供力和电刺激的细胞培养装置，其特征在于：所述电刺激机构包括信号发生器，所述信号发生器与各所述电极组均电连接。

3.根据权利要求1所述的用于提供力和电刺激的细胞培养装置，其特征在于：所述培养皿基体上还设置有培养皿盖，所述培养皿盖上对应各所述通槽的位置分别固定设置有一个所述电极组。

4.根据权利要求1所述的用于提供力和电刺激的细胞培养装置，其特征在于：所述培养皿基体的材质为透明材质。

5.根据权利要求1所述的用于提供力和电刺激的细胞培养装置，其特征在于：所述弹性板材质为水凝胶。

6.根据权利要求1所述的用于提供力和电刺激的细胞培养装置，其特征在于：还包括第一连接板和第二连接板，所述弹性板靠近所述第一夹持部的一端为第一端，且所述弹性板的另一端为第二端，所述第一连接板的一端与所述第一端固定连接，且所述第一连接板的另一端用于被所述第一夹持部夹持；

7.根据权利要求1所述的用于提供力和电刺激的细胞培养装置，其特征在于：所述拉伸机构包括第一拉伸仪和第二拉伸仪，所述第一拉伸仪的夹持端为所述第一夹持部，所述第二拉伸仪的夹持端为所述第二夹持部。

技术总结
本技术公开了一种用于提供力和电刺激的细胞培养装置，涉及细胞培养技术领域，包括培养皿基体、弹性板、拉伸机构及电刺激机构；培养皿基体上开设有至少一个通槽，且培养皿基体底部开设有与各通槽连通的凹槽，弹性板位于凹槽内且弹性板的两端均延伸出凹槽的两端；拉伸机构具有第一夹持部和第二夹持部，第一夹持部用于夹持弹性板的一端，且第二夹持部用于夹持弹性板的另一端，第一夹持部和/或第二夹持部用于向拉伸弹性板的方向移动；电刺激机构具有多个电极组，各电极组分别位于一个通槽内，电极组包括正极片和负极片。通过提供细胞处于力和电刺激下的培养环境，辅助细胞生长发育研究。

技术研发人员：薛艳茹,武晓刚,翟宏轩,闫家琪,唐浩宇,王石磊,金昭政,王艳芹,娄鑫奇,化泽坤,张萌,陈维毅
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：20240112
技术公布日：2024/10/10