一種精控脈沖力學反應系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及神經細胞領域，具體涉及一種精控脈沖力學反應系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]近年來，人類在神經系統(tǒng)領域方面的研究取得了巨大進步，神經生物學方面的深入研究已改變了人類對于傳統(tǒng)神經細胞生理、生化及病理等方面的觀點。但是，神經再生問題仍是目前神經科學研究領域的一大難題。其中目前研究比較多的是神經干細胞(Neuralstem cells，NSCs)移植治療中樞神經系統(tǒng)(central nervous system，CNS)損傷疾病。NSCs是指具有分化為神經元和神經膠質細胞的能力，能夠自我更新，并提供大量神經細胞的原始細胞群。它既是研究神經系統(tǒng)發(fā)育和神經細胞分化的良好載體，又是治療CNS損傷以及退行性疾病最理想的供體細胞來源之一。
[0003]目前，利用NSCs分化而成的神經元及神經膠質細胞治療脊髓損傷、腦部損傷及腫瘤等術后導致的神經損傷已成為國內外研究的熱點，內源性NSCs激活或外源性NSCs移植可以明顯緩解疾病的臨床癥狀，并在一定程度上促進受損功能的恢復(Lu P，WangY, Graham L, et al.Long-distance growth and connectivity of neural stem cellsafter severe spinal cord injury [J].Cell, 2012，150 (6): 1264-1273。雖然，神經干細胞的發(fā)現開啟了人類對神經系統(tǒng)疾病治療新的紀元，但是，在治療一些神經系統(tǒng)疾病時，向動物體內植入已限制向神經元分化的神經前體細胞療效好。所以很多問題就亟待解決，如何保持神經干細胞長久增殖能力及如何在特定條件下的定向誘導分化等問題，成為難點和焦點。而在中樞神經系統(tǒng)細胞替代治療策略中，如何將神經干細胞分化為合適的細胞類型是目前急需解決的問題之一。
[0004]但是，目前采用的一些神經干細胞的生物學誘導方法存在很多問題，仍然無法獲得神經元細胞的一些基本結構及功能。分化的細胞不能夠獲得成熟神經元的全部特征，除此之外，分化細胞體內的存活率低，以及分化細胞存在不確定性等是目前科學家碰到的較為棘手的問題。所以，培養(yǎng)出具有功能性及穩(wěn)定性的神經細胞是科學家們正在不斷追求的目標。另外，神經替代治療的巨大市場需求也是神經細胞定向誘導分化科學研究的主要動力，神經干細胞在體內誘導分化的不穩(wěn)定性嚴重影響臨床治療的效果。對已有的神經干細胞分化研究中，大多數干細胞分化為星形膠質細胞，而神經元及少突膠質細胞分化的比例十分低；而且由于神經系統(tǒng)疾病局部病灶處缺乏營養(yǎng)支持及必要的微環(huán)境，使神經干細胞很難在病灶處發(fā)育、生長、成熟為功能性神經細胞，而且，局部神經膠質瘢痕的形成對神經功能的恢復甚至起到了阻礙的作用。生物學的研究也表明細胞微環(huán)境的穩(wěn)定是細胞生長及功能的基礎，而要想培養(yǎng)出功能性神經細胞，越接近體內環(huán)境，其可能性也越大，臨床的效果也越可靠。所以，科學家們正逐漸認識其變化的規(guī)律，誘導的神經細胞也正一步步向臨床邁進。目前，國內外關于神經細胞生長分化的研究主要包括生長因子、各種活性誘導劑和條件培養(yǎng)基等，如骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic proteins，BMP) _2、4、6，抗壞血酉愛(Kusumoto K, Parton A, Barnes D.Mitogen limitat1n and bone morphogeneticprotein_4promote neurogenesis in SFME cells,an EGF—dependent neural stem cellline [J].In Vitro Cell Dev B1l Anim.2009，45 (1-2): 55-61.)，血小板源性神經營養(yǎng)因子等在一定條件下也可誘導神經干細胞分化為神經元。但是，雖然合適的生物學環(huán)境，是培養(yǎng)誘導分化的基礎；但是并不能完全解決目前研究遇到的問題，許多細胞因子、細胞外基質和誘導因子間復雜的作用過程，亦影響著神經元的功能與存活。
[0005]神經生成被多種因素所調節(jié)，動態(tài)的物質轉運及流體應力是生物體內重要的兩個微環(huán)境因素(Fred H，Gage.Mammalian neural stem cells.Science, 2000, 287:1433-1438.)。我們渴望一種新的有效、安全、快速的神經元細胞誘導方法，而從組織工程培養(yǎng)領域，需要一定力學環(huán)境，才可能培養(yǎng)出功能性的神經組織。

【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型要解決的問題是提供一種精控脈沖力學反應系統(tǒng)，從而能精確地模擬顱內神經細胞生理狀態(tài)下的力學環(huán)境，同時可以可控地實現多種力學參數體外模擬。
[0007]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:一種精控脈沖力學反應系統(tǒng)，包括工作臺、動力機構、液體加載機構及細胞培養(yǎng)機構；動力機構、液體加載機構及細胞培養(yǎng)機構均設于工作臺上，所述動力機構推動液體加載機構對細胞培養(yǎng)機構產生脈沖式力學載荷；所述動力機構包括步進電機、伺服驅動器及行程推動機構，所述伺服驅動器連接步進電機，所述步進電機輸出端連接所述行程推動機構的一端，所述行程推動機構另一端連接液體加載機構，所述液體加載機構通過導管連接細胞培養(yǎng)機構。
[0008]進一步，所述液體加載機構包括液壓傳遞管、液壓傳遞管固定架及排氣裝置；液壓傳遞管固定于液壓傳遞管固定架內，所述液壓傳遞管為活塞式注射針管，所述針管尾部連接行程推動機構，所述針管頭部連接導管，所述針管靠近頭部的上方設置所述排氣裝置。
[0009]進一步，所述行程推動裝置包括固定槽、行程桿及滑桿，所述固定槽固定于工作臺上，一面呈圓盤結構，所述固定槽的底面與步進電機輸出端相連，所述圓盤結構隨步進電機轉動，所述固定槽的表面沿圓盤結構的直徑方向設置凹形槽，所述行程桿一端通過凹形卡接件與凹形槽卡接，隨著圓盤結構的轉動，所述行程桿可在凹形槽中往復運動；所述行程桿的另一端活動連接所述滑桿，所述滑桿的另一端連接所述液壓傳遞管；所述滑桿中部設有滑桿固定塊，所述滑桿在滑桿固定塊內滑動。
[0010]進一步，所述細胞培養(yǎng)機構包括培養(yǎng)皿、固定架及生物硅膠膜，所述培養(yǎng)皿位于固定架上，生物硅膠膜位于培養(yǎng)皿底部并連接導管。
[0011]優(yōu)選的，所述步進電機為42HS03步進電機，其分辨率為0.6° /步，行程螺桿螺距為 0.5mmο
[0012]進一步，本發(fā)明精控脈沖力學反應系統(tǒng)，還包括單片機控制系統(tǒng)，所述單片機控制系統(tǒng)同時連接所述動力機構及一液晶觸摸式顯示屏。
[0013]本實用新型在研究力學作用下神經干細胞向神經元樣細胞分化的力學響應效應，根據神經干細胞向神經元樣細胞分化的力學作用機理，采用精控脈沖力學反應系統(tǒng)，精確調控力學參數，提高人工培養(yǎng)神經細胞的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的俯視結構示意圖
[0015]圖2是本實用新型的主視結構示意圖
[0016]圖中:
[0017]1、工作臺；2、液壓傳遞管固定架；3、排氣裝置；4、細胞培養(yǎng)機構；5、液壓傳遞管；
6、液晶觸摸