一種磁-電刺激細胞培養(yǎng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于支架的磁-電刺激細胞培養(yǎng)裝置，屬于細胞培養(yǎng)領(lǐng)域，特別是磁-電刺激對細胞生長影響的研究。
【背景技術(shù)】
[0002]細胞的生長環(huán)境是一個十分復(fù)雜的微環(huán)境，除了受到環(huán)境中的化學(xué)分子信號、生物因子信號、力學(xué)刺激等外，細胞在生物組織內(nèi)通常會受到微電流和磁場的刺激，例如骨組織細胞受到由于生物體運動產(chǎn)生的壓電電流、電刺激和磁刺激，不僅對細胞的生長、分化有著重要的意義，同時也是細胞發(fā)揮其功能的必要條件。
[0003]已有研究證明，人體內(nèi)的很多細胞都依賴電荷的正常傳導(dǎo)發(fā)揮其生理功能，例如大量正常功能型心肌細胞的缺失會導(dǎo)致心肌細胞非正常的導(dǎo)電行為，最終往往會導(dǎo)致心肌梗塞。電刺激對成骨細胞、神經(jīng)細胞等受到體內(nèi)微電流刺激影響的組織細胞同樣具有十分重要的意義。而磁場可以有效防止骨密度降低，促進骨損傷愈合。
[0004]Chun等人開發(fā)了一種導(dǎo)電織物，導(dǎo)電膜上的心肌細胞在外加電刺激下相互連接形成細胞群，群內(nèi)細胞沿材料有序方向生長。經(jīng)過培養(yǎng)之后，細胞群中可以清楚地觀察到細胞聯(lián)接蛋白43，所有心肌細胞都能同步跳動。
[0005]Zhuang等人使用電容耦合刺激的方式，對小鼠成骨細胞加載了20mV/cm的電刺激，結(jié)果表明，電刺激促進了成骨細胞的分化，并且成骨細胞DNA合成量有所增加。
[0006]Shan等人通過共混左旋聚乳酸(PLLA)固定Fe3O4納米粒子制備了一種用于骨組織再生的基底材料一磁性Fe3OVPLLA復(fù)合納米纖維，并研究材料的細胞毒性。復(fù)合靜電紡絲納米纖維中不同含量的Fe3O4納米粒子沿纖維方向均勻分散。所制得的Fe304/PLLA復(fù)合纖維展現(xiàn)出隨磁性粒子含量正相關(guān)的超順磁性。Fe304/PLLA復(fù)合材料沒有較純PLLA展現(xiàn)出更大的細胞毒性，相反地，卻表現(xiàn)出對細胞粘附和增殖更好的促進作用。
[0007]但是目前研究者關(guān)注的大多是單一的物理刺激，很難全方位地模擬真實生物組織內(nèi)環(huán)境并考察細胞在多種刺激下增殖、分化、形貌以及迀移行為受到的影響。因此研究能為細胞同時加載磁-電聯(lián)合刺激的裝置具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有裝置不能考察細胞在多種刺激下受到影響的不足，提供能為細胞同時加載磁、電聯(lián)合刺激的裝置。
[0009]—種磁-電刺激細胞培養(yǎng)裝置，發(fā)明裝置包括細胞培養(yǎng)板、磁-電雙功能纖維膜、脈沖電信號發(fā)射源、鉑片電極和磁鐵;磁-電雙功能纖維膜置于細胞培養(yǎng)板底座中；細胞培養(yǎng)板蓋對應(yīng)每一個細胞培養(yǎng)孔垂直插入一對平行鉑片電極，鉑片電極上端通過導(dǎo)線連接脈沖電信號發(fā)射源，鉑片電極下端緊靠細胞培養(yǎng)板底座，并直接接觸磁-電雙功能纖維膜。所述的磁-電雙功能纖維膜為聚乙丙交酯(PLGA)/Fe304磁性納米纖維薄膜外原位聚合聚3,4-乙烯二氧噻吩導(dǎo)電高分子涂層(PED0T/Fe304/PLGA纖維膜)，具有良好的磁性及導(dǎo)電性能。將一對鐵氧體磁鐵(0.1-1.0T)平行放置在細胞培養(yǎng)板底座左右兩側(cè)，可為細胞提供磁刺激。
[0010]當(dāng)啟動脈沖電信號發(fā)射源時，可對磁-電雙功能纖維膜上的細胞加載電刺激；當(dāng)不啟動脈沖電信號發(fā)射源，并在細胞培養(yǎng)板底座左右兩側(cè)放置一對鐵氧體磁鐵時，可對磁-電雙功能纖維膜上的細胞加載磁刺激;當(dāng)啟動脈沖電信號發(fā)射源，并放置一對鐵氧體磁鐵時，可對磁-電雙功能纖維膜上的細胞同時加載磁刺激和電刺激。
[0011 ]本發(fā)明提供了一種磁-電刺激細胞培養(yǎng)裝置，可用于研究電刺激、磁刺激和磁-電聯(lián)合刺激對細胞增殖、分化、形貌的影響。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
(1)本發(fā)明的裝置搭載簡單，成本低，易于清洗和滅菌；
(2)本發(fā)明所使用的電信號參數(shù)以及磁場強度大小可調(diào)；
(3)本發(fā)明可以同時對細胞加載電刺激和磁刺激，更好地模擬了生物體內(nèi)復(fù)雜的環(huán)境，對研究不同刺激細胞增殖、分化、形貌的影響具有重要意義。
【附圖說明】
圖1為本發(fā)明的磁-電刺激細胞培養(yǎng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖中:
1-脈沖電信號發(fā)射源2-細胞培養(yǎng)板蓋3-鉑片電極4-磁鐵5-細胞培養(yǎng)板底座
【具體實施方式】
[0013]下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明。
[0014]本發(fā)明是磁-電刺激細胞培養(yǎng)裝置，如圖1所示的，包括脈沖電信號發(fā)射源(I)、細胞培養(yǎng)板蓋(2)、鉑片電極(3)、磁鐵(4)和細胞培養(yǎng)板底座(5);
[0015]磁-電刺激細胞培養(yǎng)裝置使用醫(yī)用酒精擦拭，浸泡30分鐘，紫外燈照射2h進行無菌處理；
[0016]將磁-電雙功能纖維膜裁剪成圓形，放入細胞培養(yǎng)板底座(5)中；
[0017]將生長狀態(tài)良好的細胞接種在細胞培養(yǎng)板底座(5)內(nèi)的磁-電雙功能纖維膜上；
[0018]鉑片電極(3)平行放置垂直插入細胞培養(yǎng)板蓋(2)，下端直接接觸細胞培養(yǎng)板底座
(5)中的磁-電雙功能纖維膜;上端通過導(dǎo)線連接脈沖電信號發(fā)射源(I)并設(shè)置合適的電信號參數(shù)；
[0019]將磁-電刺激細胞培養(yǎng)裝置放置在細胞培養(yǎng)箱內(nèi)，打開與鉑片電極(3)相連的脈沖電信號發(fā)射源(I)，一對長方體鐵氧體磁鐵(4)平行放置在細胞培養(yǎng)板底座(5)左右兩側(cè)，可以對細胞加載磁-電刺激。
[0020]實施例1
[0021 ]采用如圖1所示的裝置對成骨細胞MC3T3-E1加載磁-電刺激。
[0022]將PED0T/Fe304/PLGA磁-電雙功能纖維膜裁剪成直徑為Icm的圓形放置在24孔細胞培養(yǎng)板底座中。成骨細胞MC3T3-E1以lX105個/孔的密度接種在PED0T/Fe304/PLGA磁-電雙功能纖維膜上。將細胞培養(yǎng)板平穩(wěn)放置在CO2細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)30min，待細胞開始貼附后，每個孔板中緩慢加入ImL的MEM完全培養(yǎng)基，置于CO2細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，隔天更換培養(yǎng)基。在細胞接種24小時后打開脈沖電信號發(fā)射源，脈沖電信號發(fā)射源參數(shù)為振幅為500mV，頻率為20Hz，占空比為0.1 %，波形為矩形脈沖信號。一對鐵氧體磁鐵(I5 X88 X40cm，0.72T)平行放置在細胞培養(yǎng)板底座左右兩側(cè)，對細胞加載磁刺激。當(dāng)脈沖電信號發(fā)射源啟動并放置鐵氧體磁鐵時，裝置內(nèi)的成骨細胞MC3T3-E1可受到磁-電聯(lián)合刺激，并于第1、3、5天取樣檢測。
[0023]實施例2
[0024]采用如圖1所示的裝置對人臍靜脈內(nèi)皮細胞HUVEC加載磁-電刺激。
[0025]將PED0T/Fe304/PLGA磁-電雙功能纖維膜裁剪成直徑為Icm的圓形放置在24孔細胞培養(yǎng)板底座中C3HUVEC以I X 15個/孔的密度接種在磁-電雙功能纖維膜上。將細胞培養(yǎng)板平穩(wěn)放置在CO2細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)30min，待細胞開始貼附后，每個孔板中緩慢加入ImL的DMEM完全培養(yǎng)基，置于CO2細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，隔天更換培養(yǎng)基。在細胞接種24小時后打開脈沖電信號發(fā)射源，脈沖電信號發(fā)射源參數(shù)為振幅為200mV，頻率為20Hz，占空比為0.1 %，波形為矩形脈沖信號。一對鐵氧體磁鐵(15 X 88 X40cm，0.72T)平行放置在細胞培養(yǎng)板底座左右兩側(cè)，對細胞加載磁刺激。當(dāng)脈沖電信號發(fā)射源啟動并放置鐵氧體磁鐵時，裝置內(nèi)的HUVEC可受到磁-電聯(lián)合刺激，并于第1、3、5天取樣檢測。
【主權(quán)項】
1.一種磁-電刺激細胞培養(yǎng)裝置，其特征在于:包括細胞培養(yǎng)板、磁-電雙功能纖維膜、脈沖電信號發(fā)射源、鉑片電極和磁鐵;磁-電雙功能纖維膜置于細胞培養(yǎng)板底座中；鉑片電極插入細胞培養(yǎng)板蓋對應(yīng)每一個細胞培養(yǎng)孔處;鈾片電極與脈沖電信號發(fā)射源相連;磁鐵位于細胞培養(yǎng)板底座左右兩側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于，鉑片電極從細胞培養(yǎng)板蓋上對應(yīng)每個細胞培養(yǎng)孔垂直插入，與細胞培養(yǎng)板底座中的磁-電雙功能纖維膜接觸，鉑片電極上端通過導(dǎo)線連接脈沖電信號發(fā)射源，每對鉑片電極相對平行放置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于，所述的磁-電雙功能纖維膜為Fe3O4/聚乙丙交酯磁性納米纖維薄膜外原位聚合聚3，4_乙烯二氧噻吩導(dǎo)電高分子涂層，具有磁性及導(dǎo)電性會K。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于，所述的磁鐵為一對鐵氧體磁鐵，平行放置在細胞培養(yǎng)板底座左右兩側(cè)，提供靜磁場(0.1?1.0T)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于，所述的磁-電刺激為將細胞接種在磁-電雙功能纖維膜上，磁鐵放置在細胞培養(yǎng)板底座左右兩側(cè)，開通與鉑片電極相連的脈沖電信號發(fā)射源，對細胞加載磁-電刺激。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種磁-電刺激細胞培養(yǎng)裝置，可用于對細胞加載磁-電刺激。本發(fā)明裝置包括細胞培養(yǎng)板、磁-電雙功能纖維膜、脈沖電信號發(fā)射源、鉑片電極和磁鐵；磁-電雙功能纖維膜置于細胞培養(yǎng)板底座中；細胞培養(yǎng)板蓋對應(yīng)每一個細胞培養(yǎng)孔處插入一對平行鉑片電極，鉑片電極下端緊靠孔板底部，與磁-電雙功能纖維膜接觸，鉑片電極上端通過導(dǎo)線連接脈沖電信號發(fā)射源，打開脈沖電信號發(fā)射源可對細胞加載電刺激；將一對鐵氧體磁鐵平行放置在細胞培養(yǎng)板底座左右兩側(cè)，可為細胞加載磁刺激。本發(fā)明提供了一種磁-電刺激細胞培養(yǎng)裝置，能同時對細胞加載電刺激和磁刺激，將促進細胞、組織培養(yǎng)方法的發(fā)展。
【IPC分類】C12M1/42
【公開號】CN105505773
【申請?zhí)枴緾N201510999565
【發(fā)明人】李萍, 張書培, 李昆, 牛旭鋒, 樊瑜波
【申請人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月28日