[发明专利]一种用于肿瘤干细胞培养的压应力加载装置及其应用方法

说明书

本发明公开了一种用于肿瘤干细胞培养的压应力加载装置及其应用方法，属于细胞生物力学技术领域，其包括培养盒和压力控制装置；培养盒具有培养腔且培养腔上部活动连接有盒盖，培养腔内装有至少一个培养板，培养板上设置有多个用于容纳培养基和包埋有肿瘤干细胞的凝胶球的孔位；压力控制装置包括气管、微调针阀、安全阀及压力表，压力控制装置通过四通连接件的第一端与盒盖连接并与培养腔连通，气管与四通连接件的第二端连接，安全阀与四通连接件的第三端连接，压力表与四通连接件的第四端连接，微调针阀设置在气管上。本发明可同时载入多个不同基质刚度的凝胶球样品，具有基质刚度的并行测试功能，能够对压力等参数进行调控，性能稳定、操作简单。

技术领域

本发明涉及细胞生物力学技术领域，具体涉及一种用于肿瘤干细胞培养的压应力加载装置及其应用方法。

背景技术

癌症，又称恶性肿瘤，是一种具高致死率的疾病。研究发现，肿瘤干细胞在肿瘤迁移、复发和药物耐受中起着重要作用。肿瘤干细胞是一类具有高干细胞特性的肿瘤细胞群，具有自我更新、分化和耐药能力，在肿瘤发生发展中起着决定性的作用。近年来，越来越多的研究指向对肿瘤干细胞与其肿瘤微环境的相互作用的研究，通过改变细胞所处的肿瘤微环境，探究其对肿瘤干细胞生物学行为的影响。理解肿瘤微环境与肿瘤干细胞生物学效应的关系为靶向治疗癌症提供了新的视角。

力学信号在肿瘤微环境中扮演着重要角色，肿瘤微环境中的力学信号变化包括：生长诱导的固体应力、增加的基质刚度、较高的流体压力和增加的组织间隙流量等。生物力学微环境的这些变化促进了肿瘤的发生和肿瘤细胞的入侵，并诱导基质细胞(如成纤维细胞，免疫细胞和内皮细胞)改变行为并促进癌症进展。尽管由癌症引起的力学变化是众多的，但肿瘤尤其具有三个特征：由肿瘤生长产生的固体应力，组织刚度增加以及异常的组织液环境。肿瘤干细胞生存在一个复杂的应力刺激微环境中，压应力会影响到肿瘤的治疗和肿瘤细胞的转移。

明胶水凝胶是一种多孔径的三维立体支架，可以为细胞的粘附提供附着点。相较于以往的培养方式，肿瘤干细胞的三维培养更有利于维持其形态和功能。并且，可以通过调节明胶水凝胶的硬度，模拟病变时期细胞外基质硬度对肿瘤干细胞的影响。

因此，十分有必要研发一种简单可靠的研究装置来试验探讨梯度级压应力和基质刚度单独或者协同作用对肿瘤干细胞生物学行为的影响及作用机制，以便于对肿瘤干细胞作进一步研究，为探索癌症疾病的治疗方法奠定理论基础。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于肿瘤干细胞培养的压应力加载装置，该压应力加载装置可同时载入多个凝胶球样品，具有不同基质刚度的并行测试功能，能够对压力大小、频率、持续时间等参数进行调控，性能稳定、操作简单。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于肿瘤干细胞培养的压应力加载装置，其包括培养盒和压力控制装置；所述培养盒具有培养腔且培养腔上部活动连接有盒盖，培养腔内装有至少一个培养板，所述培养板上设置有多个用于容纳培养基和包埋有肿瘤干细胞的凝胶球的孔位；所述压力控制装置包括气管、微调针阀、安全阀及压力表，所述压力控制装置通过四通连接件的第一端与盒盖连接并与培养腔连通，所述气管与四通连接件的第二端连接，所述安全阀与四通连接件的第三端连接，所述压力表与四通连接件的第四端连接，所述微调针阀设置在气管上，以控制气体的进出。

作为本发明优选的实施方式，所述盒盖与培养盒之间设置有硅胶密封圈。

作为本发明优选的实施方式，所述硅胶密封圈通过螺丝固定在盒盖上。

作为本发明优选的实施方式，所述盒盖为透明的有机玻璃盒盖。

作为本发明优选的实施方式，所述培养板为六孔板。

作为本发明优选的实施方式，所述培养盒为不锈钢盒体。