[實用新型]周期性細胞壓縮牽張裝置

無效

• 申請號: 201020595981.6
• 申請日: 2010-11-08
• 公開（公告）號: CN201908092U
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 曾祥龍;鐘喆;張正樸
• 申請（專利權）人: 北京大學口腔醫院
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎

技術領域

本實用新型涉及一種周期性細胞壓縮牽張裝置。

背景技術

長久以來，機械刺激對細胞生物學行為的影響一直是國內外細胞生物學研究的重要方向，學者們應用各種體外細胞加力方式模擬體內細胞受力微環境，試圖研究機械刺激引起的細胞內各種分子相互作用機制，以闡明骨組織受到機械力后通過代謝改變進行改建的機制。在口腔正畸學中，牙齒移動的原理即為機械力引起牙槽骨組織改建。壓力側牙槽骨吸收，張力側牙槽骨沉積，從而使錯位的牙齒發生移動。迄今為止，純粹基于正畸臨床“壓縮”與“牽張”這兩個相對應概念，并且在相同條件下對細胞進行加載的研究十分少見。僅在2001年由周征等人發明了四點彎曲細胞力學加載儀對細胞進行壓縮或者牽張。首先使細胞貼壁生長于一定厚度的長方形硬塑料培養片，將培養片作為簡支梁，承受垂直向的均布載荷。當培養片受到自上而下的載荷時，培養片上表面細胞受單向壓縮力；受到自下而上的載荷時，培養片上表面細胞受到單向的牽張力，如附圖1。這種加力方式由于培養片材質為硬塑料，其最大張力強度小，對細胞施加的機械應力力值受到了一定限制。另外，單向的牽張，會使得細胞在與牽張相垂直的方向受到壓縮力，同理單向的壓縮，會使得細胞在與壓縮相垂直的方向受到牽張力，如附圖2(箭頭向外代表牽張力，箭頭向內代表壓縮力)。因此，難以清楚分辨細胞受到機械加載力的整體性質為壓縮應力還是牽張應力。由于缺少能在相同條件下對細胞進行壓縮和牽張的細胞加力儀器，迄今少見對細胞受壓縮和受牽張后分子生物學反應差異的對比研究。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種壓縮牽張裝置，該裝置能在相同條件下對細胞施加壓縮應力或者牽張應力，精確控制施加應力大小和頻率。?從而建立細胞受牽張力和壓縮力后的生物學比較模型，達到模擬口腔正畸臨床中，牙槽骨一側細胞受壓，一側細胞受牽張的現象。

為解決上述技術問題，本實用新型所提供的技術方案是：

本實用新型提供一種周期性細胞壓縮牽張裝置，該裝置包括細胞培養皿、支撐架、頂桿和直線步進電機；所述細胞培養皿固定于支撐架的上層板上，該上層板中央設有圓孔，所述直線步進電機固定于上層板的下方，并與頂桿連接，該頂桿的上端為穹頂形結構，其位于支撐架上層板圓孔的正下方，并與細胞培養皿的底部相對應。

所述細胞培養皿包括去除底面的細胞培養皿體、透明彈性薄膜和固定環，該去除底面的細胞培養皿底部外包裹透明彈性薄膜，在該透明彈性薄膜外部套設固定環。

進一步地，所述細胞培養皿體與透明彈性薄膜結合處設有墊環，該墊環用于消除皿底邊緣處的應力集中區域，又稱為消除應力集中環。

進一步地，所述透明彈性薄膜的厚度為0.2mm～0.5mm，可以選用橡膠薄膜，例如硅橡膠薄膜。細胞可附著在此彈性薄膜上生長。

進一步地，所述支撐架的上層板的下方設有下層板，所述直線步進電機固定于該下層板上。

進一步地，該裝置還包括與直線步進電機相連的控制器，所述控制器可以為微電腦運動控制器。

本實用新型所述的周期性細胞壓縮牽張裝置主要工作原理為：彈性均質薄膜在其彈性形變范圍內受力后，所產生的應力與形變呈線性關系。彈性薄膜皿底發生形變，即可對細胞進行牽張或者壓縮：使細胞在皿底薄膜呈放松狀態時貼壁生長，當細胞完全附著于皿底薄膜上，頂桿上升，頂桿上端穹頂形結構頂起皿底薄膜，則皿底薄膜受到牽張，此時細胞受到牽張力，如附圖3A(箭頭方向代表受力方向)；頂桿先上升，頂桿上端穹頂形結構頂起皿底薄膜，皿底薄膜呈牽張狀態，使細胞在皿底薄膜上貼壁生長，當細胞完全附著于薄膜上時，頂桿下降，則皿底薄膜由牽張狀態放松，此時細胞受到壓縮力，如附圖3B(箭頭?方向代表受力方向)。

本實用新型的優點：本實用新型能在相同條件下對細胞進行應力加載大小和頻率可控的多向壓縮或者牽張。從而建立細胞受牽張力和壓縮力后的生物學比較模型，達到模擬口腔正畸臨床中，牙槽骨一側細胞受壓，一側細胞受牽張的現象。

附圖說明：

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細說明。

圖1為現有技術中細胞在長方形硬塑料培養片上進行壓縮和牽張的示意圖；

圖2為現有技術中細胞在長方形硬塑料培養片上受到壓縮力和牽張力的示意圖；

圖3A為細胞在本實用新型的彈性薄膜上進行牽張和受到牽張力的示意圖；

圖3B為細胞在本實用新型的彈性薄膜上進行壓縮和受到壓縮力的示意圖；

圖4為細胞培養皿的結構示意圖；

圖5為本實用新型周期性細胞壓縮牽張裝置的結構示意圖。

具體實施方式：