一種磁-電刺激細胞培養裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于支架的磁-電刺激細胞培養裝置，屬于細胞培養領域，特別是磁-電刺激對細胞生長影響的研究。
【背景技術】
[0002]細胞的生長環境是一個十分復雜的微環境，除了受到環境中的化學分子信號、生物因子信號、力學刺激等外，細胞在生物組織內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，同時也是細胞發揮其功能的必要條件。
[0003]已有研究證明，人體內的很多細胞都依賴電荷的正常傳導發揮其生理功能，例如大量正常功能型心肌細胞的缺失會導致心肌細胞非正常的導電行為，最終往往會導致心肌梗塞。電刺激對成骨細胞、神經細胞等受到體內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等人開發了一種導電織物，導電膜上的心肌細胞在外加電刺激下相互連接形成細胞群，群內細胞沿材料有序方向生長。經過培養之后，細胞群中可以清楚地觀察到細胞聯接蛋白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復合納米纖維，并研究材料的細胞毒性。復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復合纖維展現出隨磁性粒子含量正相關的超順磁性。Fe304/PLLA復合材料沒有較純PLLA展現出更大的細胞毒性，相反地，卻表現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環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-電聯合刺激的裝置具有十分重要的意義。

【發明內容】

[0008]本發明的目的在于克服現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、電聯合刺激的裝置。
[0009]—種磁-電刺激細胞培養裝置，發明裝置包括細胞培養板、磁-電雙功能纖維膜、脈沖電信號發射源、鉑片電極和磁鐵;磁-電雙功能纖維膜置于細胞培養板底座中；細胞培養板蓋對應每一個細胞培養孔垂直插入一對平行鉑片電極，鉑片電極上端通過導線連接脈沖電信號發射源，鉑片電極下端緊靠細胞培養板底座，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-乙烯二氧噻吩導電高分子涂層(PED0T/Fe304/PLGA纖維膜)，具有良好的磁性及導電性能。將一對鐵氧體磁鐵(0.1-1.0T)平行放置在細胞培養板底座左右兩側，可為細胞提供磁刺激。
[0010]當啟動脈沖電信號發射源時，可對磁-電雙功能纖維膜上的細胞加載電刺激；當不啟動脈沖電信號發射源，并在細胞培養板底座左右兩側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;當啟動脈沖電信號發射源，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 ]本發明提供了一種磁-電刺激細胞培養裝置，可用于研究電刺激、磁刺激和磁-電聯合刺激對細胞增殖、分化、形貌的影響。
[0012]本發明的優點在于:
(1)本發明的裝置搭載簡單，成本低，易于清洗和滅菌；
(2)本發明所使用的電信號參數以及磁場強度大小可調；
(3)本發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復雜的環境，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為本發明的磁-電刺激細胞培養裝置結構示意圖，圖中:
1-脈沖電信號發射源2-細胞培養板蓋3-鉑片電極4-磁鐵5-細胞培養板底座
【具體實施方式】
[0013]下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步地詳細說明。
[0014]本發明是磁-電刺激細胞培養裝置，如圖1所示的，包括脈沖電信號發射源(I)、細胞培養板蓋(2)、鉑片電極(3)、磁鐵(4)和細胞培養板底座(5);
[0015]磁-電刺激細胞培養裝置使用醫用酒精擦拭，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，放入細胞培養板底座(5)中；
[0017]將生長狀態良好的細胞接種在細胞培養板底座(5)內的磁-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板蓋(2)，下端直接接觸細胞培養板底座
(5)中的磁-電雙功能纖維膜;上端通過導線連接脈沖電信號發射源(I)并設置合適的電信號參數；
[0019]將磁-電刺激細胞培養裝置放置在細胞培養箱內，打開與鉑片電極(3)相連的脈沖電信號發射源(I)，一對長方體鐵氧體磁鐵(4)平行放置在細胞培養板底座(5)左右兩側，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。將細胞培養板平穩放置在CO2細胞培養箱中培養30min，待細胞開始貼附后，每個孔板中緩慢加入ImL的MEM完全培養基，置于CO2細胞培養箱中培養，隔天更換培養基。在細胞接種24小時后打開脈沖電信號發射源，脈沖電信號發射源參數為振幅為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板底座左右兩側，對細胞加載磁刺激。當脈沖電信號發射源啟動并放置鐵氧體磁鐵時，裝置內的成骨細胞MC3T3-E1可受到磁-電聯合刺激，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。將細胞培養板平穩放置在CO2細胞培養箱中培養30min，待細胞開始貼附后，每個孔板中緩慢加入ImL的DMEM完全培養基，置于CO2細胞培養箱中培養，隔天更換培養基。在細胞接種24小時后打開脈沖電信號發射源，脈沖電信號發射源參數為振幅為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板底座左右兩側，對細胞加載磁刺激。當脈沖電信號發射源啟動并放置鐵氧體磁鐵時，裝置內的HUVEC可受到磁-電聯合刺激，并于第1、3、5天取樣檢測。
【主權項】
1.一種磁-電刺激細胞培養裝置，其特征在于:包括細胞培養板、磁-電雙功能纖維膜、脈沖電信號發射源、鉑片電極和磁鐵;磁-電雙功能纖維膜置于細胞培養板底座中；鉑片電極插入細胞培養板蓋對應每一個細胞培養孔處;鈾片電極與脈沖電信號發射源相連;磁鐵位于細胞培養板底座左右兩側。2.根據權利要求1所述裝置，其特征在于，鉑片電極從細胞培養板蓋上對應每個細胞培養孔垂直插入，與細胞培養板底座中的磁-電雙功能纖維膜接觸，鉑片電極上端通過導線連接脈沖電信號發射源，每對鉑片電極相對平行放置。3.根據權利要求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_乙烯二氧噻吩導電高分子涂層，具有磁性及導電性會K。4.根據權利要求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板底座左右兩側，提供靜磁場(0.1?1.0T)。5.根據權利要求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板底座左右兩側，開通與鉑片電極相連的脈沖電信號發射源，對細胞加載磁-電刺激。
【專利摘要】本發明提供了一種磁-電刺激細胞培養裝置，可用于對細胞加載磁-電刺激。本發明裝置包括細胞培養板、磁-電雙功能纖維膜、脈沖電信號發射源、鉑片電極和磁鐵；磁-電雙功能纖維膜置于細胞培養板底座中；細胞培養板蓋對應每一個細胞培養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線連接脈沖電信號發射源，打開脈沖電信號發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板底座左右兩側，可為細胞加載磁刺激。本發明提供了一種磁-電刺激細胞培養裝置，能同時對細胞加載電刺激和磁刺激，將促進細胞、組織培養方法的發展。
【IPC分類】C12M1/42
【公開號】CN105505773
【申請號】CN201510999565
【發明人】李萍, 張書培, 李昆, 牛旭鋒, 樊瑜波
【申請人】北京航空航天大學
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月28日