一種基于微型數(shù)控活細胞培養(yǎng)室構(gòu)建的細胞缺氧環(huán)境系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)學實驗技術(shù)領域，具體涉及一種基于微型數(shù)控活細胞培養(yǎng)室構(gòu)建的細胞缺氧環(huán)境系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]O2是維持細胞生命活動中不可缺少的必須因素，它是細胞有氧呼吸作用中不可缺少的參與物。與有氧狀態(tài)相比，處于缺氧環(huán)境下的細胞中，許多基因的轉(zhuǎn)錄和表達均能夠發(fā)生一定程度的變化，如葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白-1 (GLUT-1)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、內(nèi)皮素-1 (EDN-1)、紅細胞生成素(EPO)、癌基因及抑癌基因等，因此，研究細胞在缺氧微環(huán)境中相關基因的轉(zhuǎn)錄和表達的變化一直是細胞生物學、分子生物學以及生命科學領域的熱點。例如，在缺氧環(huán)境下，腫瘤細胞的增殖、代謝、新生血管形成以及侵襲和轉(zhuǎn)移相關研究，仍是腫瘤生理學研究的重點和熱點。
[0003]目前，細胞或組織的缺氧培養(yǎng)主要應用的是缺氧培養(yǎng)箱，缺氧培養(yǎng)箱雖然空間較大，但存在以下問題:1)購買費用昂貴，常規(guī)配置較難，使得缺氧相關研究極大受限；2)培養(yǎng)箱體積較大，不易移動和攜帶；3)由于箱體較大,所以對N2、02等壓縮氣的消耗極大，運行成本較高；4)維護和維修不便，使得應用受限；5)在培養(yǎng)箱開關的過程中，箱體內(nèi)的缺氧環(huán)境被打破，需要時間重新達到相應的缺氧環(huán)境，造成缺氧培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)的細胞或組織處于間歇往復式的缺氧環(huán)境，而非穩(wěn)定的缺氧環(huán)境；6)不能對缺氧環(huán)境中細胞的生長和運動情況進行實時監(jiān)控，極大限制了缺氧微環(huán)境下細胞研究的實時和動態(tài)信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于微型數(shù)控活細胞培養(yǎng)室的細胞缺氧環(huán)境系統(tǒng)構(gòu)建方法，該方法能夠為細胞或組織提供穩(wěn)定的缺氧環(huán)境，且能夠?qū)θ毖醐h(huán)境中細胞的生長和運動狀態(tài)進行實時定量的監(jiān)控。
[0005]本發(fā)明提供的基于微型數(shù)控活細胞培養(yǎng)室的細胞缺氧環(huán)境系統(tǒng)構(gòu)建方法，該缺氧環(huán)境主要包括缺氧培養(yǎng)盒、CO2壓縮氣及氣路、O2與N2混合壓縮氣及氣路，以及數(shù)控裝置；其中，CO2壓縮氣、O2與N2混合壓縮氣分別通過氣路與缺氧培養(yǎng)盒連接，數(shù)控裝置通過傳感器與缺氧培養(yǎng)盒連接。缺氧培養(yǎng)盒的外部尺寸為長X寬X高=16cmX10.5cmX3cm，內(nèi)部尺寸為長X寬X高=14cmX9cmX2.5cm，培養(yǎng)盒壁中帶有溫度控制和濕度控制裝置的感受器。缺氧培養(yǎng)盒蓋的尺寸為長X寬X高=15cmX9.5cmX0.2cm，其上帶有透明窗體，可用于缺氧環(huán)境下細胞生長和運動狀態(tài)的實時監(jiān)控，且其上帶有溫度控制裝置的感受器。數(shù)控裝置中O2的控制器用于控制O2與N2的混合氣，通過調(diào)節(jié)CO2以及O2與N2混合氣的比例以實現(xiàn)缺氧培養(yǎng)盒中的O2含量，實現(xiàn)缺氧環(huán)境的構(gòu)建。缺氧培養(yǎng)盒中帶有溫度控制裝置，可實現(xiàn)培養(yǎng)盒內(nèi)保持細胞培養(yǎng)所需的溫度。缺氧培養(yǎng)盒內(nèi)帶有濕度控制裝置，可實現(xiàn)培養(yǎng)盒內(nèi)保持細胞培養(yǎng)所需的濕度。所有氣路帶有無菌過濾裝置，可實現(xiàn)細胞長期培養(yǎng)所需的無菌環(huán)境。所有氣路帶有加熱裝置，可將通入培養(yǎng)盒中的氣體提前進行加熱，可保持培養(yǎng)盒內(nèi)的溫度的穩(wěn)定性。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點有:
[0007](I)價格低廉，生產(chǎn)簡單，只要在現(xiàn)有活細胞培養(yǎng)盒的基礎上進行氣路改裝即可；
[0008](2)缺氧培養(yǎng)盒體積小，便于移動和攜帶；
[0009](3)缺氧培養(yǎng)盒體積小，氣體消耗量小，運行成本大大降低，較為經(jīng)濟；
[0010](4)操作和使用簡便，只需更換改變N2和O2混合壓縮氣的濃度，即可實現(xiàn)缺氧微環(huán)境中缺氧程度的改變，且精確操控，使用后只需更換氣瓶，操作簡單；
[0011](5)能夠?qū)θ毖跷h(huán)境中細胞的生長和運動情況進行實時定量的監(jiān)控。
[0012]本發(fā)明所建立缺氧環(huán)境的可行性和實用性評價:將膠質(zhì)細胞接種于小皿中，置于缺氧培養(yǎng)盒中繼續(xù)培養(yǎng)，固定時間后拍照，觀察缺氧環(huán)境中細胞的生長狀態(tài)。
【附圖說明】
[0013]圖1本發(fā)明提供的細胞缺氧環(huán)境系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖，其中:1為缺氧培養(yǎng)盒蓋，2為缺氧培養(yǎng)盒盒體，1、2上帶有位置對應的透明窗體，用于實時監(jiān)測；3為數(shù)字控制器，可同時控制缺氧培養(yǎng)盒的溫度、濕度，CO2壓縮氣以及N2與O2混合壓縮氣的比例，精確控制培養(yǎng)盒內(nèi)的O2濃度；4為溫控氣瓶，可對N2與O2混合壓縮氣進行加熱，以保持缺氧盒溫度穩(wěn)定；5、6分別為CO2壓縮氣和N2與O2混合壓縮氣氣瓶；7?12分別為各部件之間的連接線或氣體管路。
[0014]圖2本發(fā)明提供的缺氧培養(yǎng)盒的可行性和實用性表征，其中a圖顯示的是膠質(zhì)細胞在缺氧培養(yǎng)盒中繼續(xù)培養(yǎng)24小時后的生長狀況，b圖顯示的是膠質(zhì)細胞在缺氧培養(yǎng)盒中繼續(xù)培養(yǎng)48小時后的生長狀況，c圖顯示的是膠質(zhì)細胞在缺氧培養(yǎng)盒中繼續(xù)培養(yǎng)72小時后的生長狀況。
【具體實施方式】
[0015]下面的實施例將對本發(fā)明予以進一步的說明，但并不因此而限制本發(fā)明。
[0016]實施例1本發(fā)明的細胞缺氧環(huán)境系統(tǒng)
[0017]該細胞缺氧環(huán)境系統(tǒng)主要包括缺氧培養(yǎng)盒、CO2壓縮氣、O2與N2混合壓縮氣、氣路、數(shù)控裝置；其中，CO2壓縮氣、O2與N2混合壓縮氣分別通過氣路與缺氧培養(yǎng)盒連接，數(shù)控裝置通過傳感器與缺氧培養(yǎng)盒連接。
[0018]實施例2
[0019]本發(fā)明提供的微型數(shù)控缺氧培養(yǎng)盒盒蓋I和盒體2閉合，由數(shù)控裝置分別控制盒蓋和盒體的溫度以及盒內(nèi)的濕度，使得培養(yǎng)盒內(nèi)部始終保持37°C以及95%的濕度。
[0020]缺氧培養(yǎng)系統(tǒng)工作時，先打開數(shù)控開關，使箱體內(nèi)首先達到37°C，再分別打開CO2壓縮氣、N2與O2壓縮氣，通過數(shù)控裝置調(diào)節(jié)氣體比例，使得箱體內(nèi)部達到所需的O2濃度，造成缺氧環(huán)境，如圖1所示。
[0021]實施例3
[0022]將膠質(zhì)細胞置于缺氧培養(yǎng)盒中培養(yǎng)固定時長進行缺氧盒可行性和實用性表征
[0023]將膠質(zhì)細胞接種于小皿中，將小皿置于缺氧培養(yǎng)盒中繼續(xù)培養(yǎng)，分別于24h、48h、72h后拍照，觀察細胞的生長于增殖情況，如圖2所示。
【主權(quán)項】
1.一種基于微型數(shù)控活細胞培養(yǎng)室構(gòu)建的細胞缺氧環(huán)境系統(tǒng)，其特征在于:該細胞缺氧環(huán)境系統(tǒng)主要包括缺氧培養(yǎng)盒、CO2壓縮氣、O2與N2混合壓縮氣、氣路、數(shù)控裝置； 其中，CO2壓縮氣、O2與N2混合壓縮氣分別通過氣路與缺氧培養(yǎng)盒連接，數(shù)控裝置通過傳感器與缺氧培養(yǎng)盒連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的基于微型數(shù)控活細胞培養(yǎng)室構(gòu)建的細胞缺氧環(huán)境系統(tǒng)，其特征在于:所述缺氧培養(yǎng)盒的外部尺寸為長X寬X高=16cmX10.5cmX3cm，內(nèi)部尺寸為長X寬X高=14cmX9cmX2.5cm，培養(yǎng)盒壁中帶有溫度控制和濕度控制裝置的感受器。
3.按照權(quán)利要求1所述的基于微型數(shù)控活細胞培養(yǎng)室構(gòu)建的細胞缺氧環(huán)境系統(tǒng)，其特征在于:所述缺氧培養(yǎng)盒包括缺氧培養(yǎng)盒體和缺氧培養(yǎng)盒蓋；該缺氧培養(yǎng)盒蓋的尺寸為長X寬X高=15cmX9.5cmX0.2cm，其上帶有透明窗體，可用于缺氧環(huán)境下細胞生長和運動狀態(tài)的實時監(jiān)控，且其上帶有溫度控制裝置的感受器。
4.按照權(quán)利要求1所述的基于微型數(shù)控活細胞培養(yǎng)室構(gòu)建的細胞缺氧環(huán)境系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)控裝置包括O2的控制器；該O2的控制器用于控制O2與N2的混合氣，通過調(diào)節(jié)CO2以及O2與N2混合氣的比例以實現(xiàn)細胞培養(yǎng)盒中的O2含量，實現(xiàn)缺氧環(huán)境的構(gòu)建。
5.按照權(quán)利要求1所述的基于微型數(shù)控活細胞培養(yǎng)室構(gòu)建的細胞缺氧環(huán)境系統(tǒng)，其特征在于:所述氣路帶有無菌過濾裝置，可實現(xiàn)細胞長期培養(yǎng)所需的無菌環(huán)境。
6.按照權(quán)利要求1所述的基于微型數(shù)控活細胞培養(yǎng)室構(gòu)建的細胞缺氧環(huán)境系統(tǒng)，其特征在于:所述氣路帶有加熱裝置，可將通入培養(yǎng)盒中的氣體提前進行加熱，可保持培養(yǎng)盒內(nèi)的溫度的穩(wěn)定性。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于微型數(shù)控活細胞培養(yǎng)室構(gòu)建的細胞缺氧環(huán)境系統(tǒng)。本發(fā)明在現(xiàn)有活細胞培養(yǎng)室的基礎上，將N2更換為由O2和N2組成的混合氣，并由數(shù)控裝置控制CO2和O2與N2混合氣的比例，能夠精確控制培養(yǎng)室中的氣體濃度。本發(fā)明與現(xiàn)有缺氧培養(yǎng)箱相比，操作便攜簡單，只需更換O2與N2混合氣壓縮氣瓶，便可實現(xiàn)不同濃度缺氧環(huán)境的構(gòu)建，且精度高，能夠大大降低生產(chǎn)成本，解決了現(xiàn)有的缺氧培養(yǎng)箱消耗大，精度低的缺陷，且能夠自主控制O2濃度，應用范圍更廣。
【IPC分類】C12M3-00, C12M1-36, C12M1-04
【公開號】CN104694389
【申請?zhí)枴緾N201310657138
【發(fā)明人】秦建華, 許慧
【申請人】中國科學院大連化學物理研究所
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月4日