一種模擬口腔咀嚼力學(xué)環(huán)境的細(xì)胞培養(yǎng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及細(xì)胞培養(yǎng)裝置，具體涉及一種模擬口腔力學(xué)環(huán)境的細(xì)胞培養(yǎng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的細(xì)胞體外二維培養(yǎng)方式和加力條件下，學(xué)者們能夠輕易的對(duì)單層細(xì)胞施加不同大小、頻率、周期的張力，觀察檢測(cè)細(xì)胞的增殖和分化。但是，二維細(xì)胞培養(yǎng)并不能反應(yīng)人體內(nèi)真實(shí)情況之下細(xì)胞的生長(zhǎng)和細(xì)胞間的聯(lián)系，細(xì)胞經(jīng)常發(fā)生去分化、失去正常的形態(tài)與功能；況且，從體外組織再生的角度來(lái)講，二維加力得出的結(jié)果并沒(méi)有多大的指導(dǎo)意義。
[0003]三維培養(yǎng)狀態(tài)下，細(xì)胞的形態(tài)和功能更接進(jìn)體內(nèi)，但是組織內(nèi)部機(jī)械力的研究具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性。一方面，很難分開(kāi)研究單一某種力量對(duì)細(xì)胞的作用。即使是一個(gè)很簡(jiǎn)單的壓力作用到一個(gè)三維的彈性支架材料上，在組織內(nèi)部，細(xì)胞會(huì)受到靜水壓、流體壓力、和支架的局部應(yīng)變應(yīng)力三種力，力量大小和形式隨時(shí)間變化和空間不同而各異。另一方面，體內(nèi)生物力微環(huán)境特點(diǎn)就是隨時(shí)間變化和隨空間不同各異。所以，沒(méi)必要也不可能把體內(nèi)微環(huán)境中各種力的作用割裂開(kāi)來(lái)，像用二維細(xì)胞加力和測(cè)量的方法分別去研究某一種特定力的效果。
[0004]在三維的加力研究中，大多數(shù)文獻(xiàn)是觀測(cè)組織整體受力的反應(yīng)，報(bào)道證明加力促進(jìn)整個(gè)組織中細(xì)胞增殖分化。除了一些計(jì)算機(jī)所做的三維有限元模型分析組織內(nèi)部應(yīng)力分布外，很少有文獻(xiàn)深入到組織內(nèi)部去觀察分析不同部位細(xì)胞增殖分化的區(qū)別。
[0005]牙周組織中牙骨質(zhì)-牙周膜-牙槽骨樣復(fù)合體為一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的系統(tǒng)，維持這種動(dòng)態(tài)平衡的關(guān)鍵就是生理的咀嚼周期運(yùn)動(dòng)。在疾病、損傷或牙周組織受到外界刺激時(shí)，牙周膜中的干細(xì)胞能定向迀移，增殖和分化再生和修復(fù)牙周組織復(fù)合體。為了便于體外研究咀嚼周期運(yùn)動(dòng)，急需設(shè)計(jì)和制作符合人體口腔微環(huán)境特征，適合細(xì)胞體外生長(zhǎng)、加力和觀測(cè)的
目.ο

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種模擬口腔力學(xué)環(huán)境的細(xì)胞培養(yǎng)裝置，用于模擬口腔的咀嚼運(yùn)動(dòng)，模擬研究口腔內(nèi)牙周組織的細(xì)胞在咀嚼力作用下的增殖分化情況，可以模擬研究不同大小的咀嚼力以及不同咀嚼頻率下的牙周膜細(xì)胞增殖分化情況。
[0007]上述目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種模擬口腔咀嚼力學(xué)環(huán)境的細(xì)胞培養(yǎng)裝置，包括細(xì)胞培養(yǎng)單元、加載單元和驅(qū)動(dòng)單元；所述細(xì)胞培養(yǎng)單元包括一個(gè)或多個(gè)設(shè)在孔板上的細(xì)胞培養(yǎng)孔；所述加載單元包括一個(gè)或多個(gè)設(shè)在孔板蓋上的加載頭，并與孔板上的細(xì)胞培養(yǎng)孔對(duì)應(yīng)；所述驅(qū)動(dòng)單元包括沿孔板蓋垂直方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)桿，傳動(dòng)桿的一端與孔板蓋直接或間接接觸；所述孔板和孔板蓋之間設(shè)有用于使加載頭復(fù)位的復(fù)位彈簧，加載頭在傳動(dòng)桿和復(fù)位彈簧的作用下沿細(xì)胞培養(yǎng)孔做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0008]進(jìn)一步地，所述孔板與孔板蓋之間設(shè)有多個(gè)導(dǎo)向桿，復(fù)位彈簧套在導(dǎo)向桿上，孔板蓋沿導(dǎo)向桿做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。設(shè)置導(dǎo)向桿，可以使得孔板蓋沿著導(dǎo)向桿做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不容易出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偏移，更易于控制。
[0009]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)向桿近孔板蓋的一端設(shè)有螺紋，并安裝有配套的用于調(diào)節(jié)孔板蓋與孔板之間最大距離的螺母。通過(guò)調(diào)節(jié)螺母，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)孔板蓋與孔板之間的最大距離，靈活性高。
[0010]進(jìn)一步地，所述加載頭可拆卸地安裝在孔板蓋上。加載頭可以根據(jù)試驗(yàn)需要設(shè)計(jì)成不同的形狀，可以根據(jù)試驗(yàn)需要選擇安裝或更換不同形狀的加載頭，試驗(yàn)靈活性高。
[0011]進(jìn)一步地，所述加載頭通過(guò)螺紋連接可拆卸地安裝在孔板蓋。螺紋連接一方面容易更換，另一方便連接較為牢固，可以使得加載頭牢固的安裝在孔板蓋上。
[0012]進(jìn)一步地，所述加載頭的外徑小于細(xì)胞培養(yǎng)孔的內(nèi)徑，加載頭在傳動(dòng)桿和復(fù)位彈簧的作用下沿細(xì)胞培養(yǎng)孔做開(kāi)放式的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于固體培養(yǎng)基，加載過(guò)程中培養(yǎng)基不會(huì)溢出細(xì)胞培養(yǎng)孔，加載頭的外徑小于細(xì)胞培養(yǎng)孔的內(nèi)徑即可提供加載力。
[0013]進(jìn)一步地，所述細(xì)胞培養(yǎng)孔中設(shè)有多孔結(jié)構(gòu)的三維培養(yǎng)支架，三維培養(yǎng)支架上設(shè)有與加載頭形狀契合的加載孔，加載頭在傳動(dòng)桿和復(fù)位彈簧的作用下對(duì)三維培養(yǎng)支架上的加載孔做開(kāi)放式的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。多孔結(jié)構(gòu)的三維培養(yǎng)支架中有培養(yǎng)基，細(xì)胞生長(zhǎng)在培養(yǎng)基中，加載頭通過(guò)在三維培養(yǎng)支架的加載孔中加載-復(fù)位，能模擬口腔咀嚼的力學(xué)環(huán)境，便于觀察三維培養(yǎng)支架中的細(xì)胞在該力學(xué)環(huán)境中的生殖分化情況。
[0014]進(jìn)一步地，所述加載頭外壁設(shè)有柔性材質(zhì)的密封墊，加載頭通過(guò)密封墊與細(xì)胞培養(yǎng)孔內(nèi)壁緊密接觸，加載頭在傳動(dòng)桿和復(fù)位彈簧的作用下沿細(xì)胞培養(yǎng)孔做封閉式的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)需要直接對(duì)液體培養(yǎng)基質(zhì)進(jìn)行加載時(shí)，為了在封閉的腔室內(nèi)產(chǎn)生壓力(模擬加載力)，用密封墊將加載頭與細(xì)胞培養(yǎng)孔內(nèi)壁之間的空隙填充，可以模擬研究液體培養(yǎng)基質(zhì)中的細(xì)胞在該壓力下的生殖分化情況。
[0015]進(jìn)一步地，所述傳動(dòng)桿下端固定有傳動(dòng)彈簧，通過(guò)傳動(dòng)彈簧與孔板蓋接觸。傳動(dòng)彈簧一方面可以為傳動(dòng)桿的傳動(dòng)提供一個(gè)緩沖作用，增強(qiáng)加載頭加載的柔性；另一方面，可以通過(guò)傳動(dòng)彈簧被壓縮的長(zhǎng)度以及該彈簧自身的彈性系數(shù)控制加載頭加載力的大小。
[0016]進(jìn)一步地，所述傳動(dòng)桿下端固定有傳動(dòng)板，通過(guò)傳動(dòng)板與孔板蓋接觸。傳動(dòng)板的設(shè)置增大了傳動(dòng)桿與孔板蓋之間的接觸面積，傳動(dòng)更穩(wěn)定牢靠。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明提供的裝置能模擬口腔的咀嚼運(yùn)動(dòng)，細(xì)胞培養(yǎng)孔中培養(yǎng)的細(xì)胞受到的力學(xué)刺激近似口腔中牙周膜及牙槽骨所受的力學(xué)刺激。該裝置利用體外模擬易于控制的特點(diǎn)，便于模擬研究口腔內(nèi)牙周組織的細(xì)胞在咀嚼力作用下的增殖分化情況，可以模擬研究不同大小的咀嚼力以及不同咀嚼頻率下的牙周膜細(xì)胞增殖分化情況。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是加載單元與培養(yǎng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是加載頭與培養(yǎng)孔的一種結(jié)構(gòu)示意圖(開(kāi)放式加載)；
圖3是加載頭與培養(yǎng)孔的一種結(jié)構(gòu)示意圖(封閉式加載)；
圖4是傳動(dòng)桿通過(guò)傳動(dòng)彈簧與孔板蓋接觸； 圖5是傳動(dòng)桿通過(guò)傳動(dòng)板與孔板蓋接觸；
圖6是傳動(dòng)桿傳動(dòng)的一種原理示意圖。
[0019]其中，1、孔板；2、孔板蓋；3、細(xì)胞培養(yǎng)孔；4、加載頭；5、傳動(dòng)桿；6、復(fù)位彈簧；7、導(dǎo)向桿；8、螺母；9、三維培養(yǎng)支架；10、密封墊；11、傳動(dòng)彈簧；12、傳動(dòng)板；13、傳動(dòng)桿導(dǎo)軌；14、液體培養(yǎng)基質(zhì)；15、電機(jī)輸出軸；16、支架。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0021]如圖1所示的一種模擬口腔咀嚼力學(xué)環(huán)境的細(xì)胞培養(yǎng)裝置，包括細(xì)胞培養(yǎng)單元、加載單元和驅(qū)動(dòng)單元。所述細(xì)胞培養(yǎng)單元包括一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)孔3，細(xì)胞培養(yǎng)孔3設(shè)在孔板I上。所述加載單元包括一個(gè)或多個(gè)加載頭4，加載頭4設(shè)在孔板蓋2上，并與孔板I上的細(xì)胞培養(yǎng)孔3對(duì)應(yīng)。所述驅(qū)動(dòng)單元包括沿孔板蓋2垂直方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)桿5，傳動(dòng)桿5的一端與孔板蓋2直接或間接接觸(如圖4和5所示)。所述孔板I和孔板蓋2之間設(shè)有用于使加載頭4復(fù)位的復(fù)位彈簧6，加載頭4在傳動(dòng)桿5和復(fù)位彈簧6的作用下沿細(xì)胞培養(yǎng)孔3做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0022]為了使孔板蓋2的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)不出現(xiàn)偏移，所述孔板I與孔板蓋2之間設(shè)有多個(gè)導(dǎo)向桿7，復(fù)位彈簧6套在導(dǎo)向桿7上，孔板蓋2沿導(dǎo)向桿7做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，如圖