[发明专利]一种用于伤口愈合研究的新型电场生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物反应器装置，尤其涉及一种用于伤口愈合研究的新型电场生物反应器。

背景技术

上皮组织受伤后，会产生一个内源性电场，这个电场对细胞愈合起着很重要的作用。研究细胞对生物直流电场的反应，从而进一步了解细胞愈合的机理。但是在实际操作中，研究者很难直接以伤口作为研究对象，于是可通过模拟组织中的电场或器官培养来进行细胞学研究。现有的一种趋电性培养室的实验装置是这样的：标准的组织培养皿，里面充满硅脂，两条长条形玻璃间隔1cm、相互平行地固定在培养皿底部；细胞置于前面所述玻璃盖形成的槽中，还有一个玻璃盖固定在硅脂顶上横跨整个槽；一张包含水的纸条放在碟子中以维持湿度；两根10cm长、里面充满含2％琼脂的盐水的玻璃管，即盐桥，分别穿过玻璃盖上的孔与培养室电连接；烧杯中Ag/AgCl电极都与直流电源连接。玻璃管的一端置于细胞的培养液中，另一端置于烧杯的盐水中。通过这个装置可以观察细胞对电场的反应。另一种应用电场的趋电性培养室：电场实验由两个树脂玻璃培养皿组成的大容器控制，两培养皿通过一个狭窄通道连接，铂丝电极分别置于容器的相对两端。容器中充满溶解2％琼脂的细胞培养液组成的凝胶，带有贴壁细胞的玻璃盖与琼脂固定并安装在充满培养液的连接通道上方。玻璃盖上设有可观察连接通道的玻璃视窗。但是这些装置存在以下几个缺点：

一、细胞培养室两端的电场不是平行电场，相当于是点电场，盐桥连接细胞培养基和电源，盐桥管的一端形成点电源，因此仅有培养皿的中间部分是平行电场，其他部分并不是一个均一的电场。两个电极直接插入琼脂培养基时，细胞培养室中的电场也不是均一电场。此外，电极直接插入琼脂培养基，焦耳热集中于两极，不能得到实时散发，时间长了将改变电极和琼脂培养基之间的连接，导致细胞培养基中的电场不稳定，电场方向不一致；

二、所有的培养室玻璃盖由硅脂固定从而形成一个固定几何空间，硅脂与细胞直接接触，这将影响培养基里面的细胞活性；

三、盐桥被封在玻璃管中，占用的空间很大，不利于实时细胞观察；

四、长时间的电场刺激，会改变连接细胞培养室和盐桥之间的液体层的pH值、温度和化学密度；

五、Ag/AgCl电极产品对细胞是有害的，在试验中会通过盐桥进入细胞培养室中，影响细胞活性。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种电场稳定均一、无毒无害地可长时间作用于培养细胞，并能实时观测的、操作简单方便的电场生物反应器装置。

本发明的技术方案是：一种用于伤口愈合研究的新型电场生物反应器，包括一个细胞培养室、两个细胞培养基池、两个琼脂盐桥以及两个斯坦伯格溶液(steinberg solution，直译为斯坦伯格溶液)池，所述两个细胞培养基池位于由培养室盖密封的细胞培养室两端，培养室盖和细胞培养室底间间隔一间隙形成一长方体空腔，该空腔连通两端的细胞培养基池，两细胞培养基池中分别插有一电场测试探头，所述两细胞培养基池分别通过一琼脂盐桥与一斯坦伯格溶液池连接，所述琼脂盐桥的两端分别浸入细胞培养基池和斯坦伯格溶液池中，且琼脂盐桥两端为相平行的矩形板，细胞培养室两端的琼脂盐桥端头矩形板也平行对称，两斯坦伯格溶液池中还分别插有一碳电极，碳电极导线连接电场源。

作为优选，包括一树脂玻璃制成的底板和盖板，盖板间隔固定于底板上方，底板上设有五个凹槽构成一细胞培养室、两细胞培养基池以及两个斯坦伯格溶液池，连通细胞培养基池和斯坦伯格溶液池的通槽充满盐琼脂凝胶构成所述琼脂盐桥。

更进一步地，上述各方案中所述培养室盖和隔细胞培养室底间间隔300μm。

本发明的有益效果是：通过细胞培养的观察，电场分布计算及测试，细胞培养环境如pH值等的实时监测，培养细胞迁移等，证实本生物反应器装置可以重复国外文献报道的研究，电场稳定均一，操作简便，性能稳定，可应用于有关细胞对电场反应的生物医学及生物物理学方面的研究。

附图说明

图1为本发明实施例1的剖视图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明实施例2的俯视图；

图4为电场分布计算图；

图5为电流密度分布图；

图6为显微镜观察细胞迁移初始状态；

图7为显微镜观察细胞迁移4小时后状态；

图8为显微镜观察细胞迁移8小时后状态；

图9为显微镜观察细胞迁移16小时后状态；

图10为细胞在电场作用下迁移的轨迹(图示左侧为阴极)；