[实用新型]一种精控脉冲力学反应系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及神经细胞领域，具体涉及一种精控脉冲力学反应系统。

背景技术

近年来，人类在神经系统领域方面的研究取得了巨大进步，神经生物学方面的深入研究已改变了人类对于传统神经细胞生理、生化及病理等方面的观点。但是，神经再生问题仍是目前神经科学研究领域的一大难题。其中目前研究比较多的是神经干细胞(Neuralstemcells，NSCs)移植治疗中枢神经系统(centralnervoussystem，CNS)损伤疾病。NSCs是指具有分化为神经元和神经胶质细胞的能力，能够自我更新，并提供大量神经细胞的原始细胞群。它既是研究神经系统发育和神经细胞分化的良好载体，又是治疗CNS损伤以及退行性疾病最理想的供体细胞来源之一。

目前，利用NSCs分化而成的神经元及神经胶质细胞治疗脊髓损伤、脑部损伤及肿瘤等术后导致的神经损伤已成为国内外研究的热点，内源性NSCs激活或外源性NSCs移植可以明显缓解疾病的临床症状，并在一定程度上促进受损功能的恢复(LuP,WangY,GrahamL,etal.Long-distancegrowthandconnectivityofneuralstemcellsafterseverespinalcordinjury[J].Cell,2012,150(6):1264-1273。虽然，神经干细胞的发现开启了人类对神经系统疾病治疗新的纪元，但是，在治疗一些神经系统疾病时,向动物体内植入已限制向神经元分化的神经前体细胞疗效好。所以很多问题就亟待解决，如何保持神经干细胞长久增殖能力及如何在特定条件下的定向诱导分化等问题，成为难点和焦点。而在中枢神经系统细胞替代治疗策略中，如何将神经干细胞分化为合适的细胞类型是目前急需解决的问题之一。

但是，目前采用的一些神经干细胞的生物学诱导方法存在很多问题，仍然无法获得神经元细胞的一些基本结构及功能。分化的细胞不能够获得成熟神经元的全部特征，除此之外，分化细胞体内的存活率低，以及分化细胞存在不确定性等是目前科学家碰到的较为棘手的问题。所以，培养出具有功能性及稳定性的神经细胞是科学家们正在不断追求的目标。另外，神经替代治疗的巨大市场需求也是神经细胞定向诱导分化科学研究的主要动力，神经干细胞在体内诱导分化的不稳定性严重影响临床治疗的效果。对已有的神经干细胞分化研究中，大多数干细胞分化为星形胶质细胞，而神经元及少突胶质细胞分化的比例十分低；而且由于神经系统疾病局部病灶处缺乏营养支持及必要的微环境，使神经干细胞很难在病灶处发育、生长、成熟为功能性神经细胞，而且，局部神经胶质瘢痕的形成对神经功能的恢复甚至起到了阻碍的作用。生物学的研究也表明细胞微环境的稳定是细胞生长及功能的基础，而要想培养出功能性神经细胞，越接近体内环境，其可能性也越大，临床的效果也越可靠。所以，科学家们正逐渐认识其变化的规律，诱导的神经细胞也正一步步向临床迈进。目前，国内外关于神经细胞生长分化的研究主要包括生长因子、各种活性诱导剂和条件培养基等，如骨形态发生蛋白(bonemorphogeneticproteins，BMP)-2、4、6，抗坏血酸(KusumotoK,PartonA,BarnesD.Mitogenlimitationandbonemorphogeneticprotein-4promoteneurogenesisinSFMEcells,anEGF-dependentneuralstemcellline[J].InVitroCellDevBiolAnim.2009,45(1-2):55-61.)，血小板源性神经营养因子等在一定条件下也可诱导神经干细胞分化为神经元。但是，虽然合适的生物学环境，是培养诱导分化的基础；但是并不能完全解决目前研究遇到的问题，许多细胞因子、细胞外基质和诱导因子间复杂的作用过程，亦影响着神经元的功能与存活。

神经生成被多种因素所调节，动态的物质转运及流体应力是生物体内重要的两个微环境因素(FredH，Gage.Mammalianneuralstemcells.Science,2000,287:1433-1438.)。我们渴望一种新的有效、安全、快速的神经元细胞诱导方法，而从组织工程培养领域，需要一定力学环境，才可能培养出功能性的神经组织。

发明内容

本实用新型要解决的问题是提供一种精控脉冲力学反应系统，从而能精确地模拟颅内神经细胞生理状态下的力学环境，同时可以可控地实现多种力学参数体外模拟。