[發(fā)明專利]一種離體細(xì)胞電刺激系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510240216.X
• 申請日: 2015-05-12
• 公開（公告）號(hào): CN104862229A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金子兵;林蒙;王青鋒;楊極
• 申請（專利權(quán)）人: 溫州醫(yī)科大學(xué)
• 主分類號(hào): C12M3/00
• 分類號(hào): C12M3/00;C12M1/42;C12N13/00
• 代理公司: 上海麥其知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種離體細(xì)胞電刺激定量研究裝置，尤其涉及一種電壓或電流可控型的離體細(xì)胞電刺激系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

人類約90％信息的是通過視覺途徑獲得的，因此視覺對于我們?nèi)祟惈@取外界信息起著非常重要的作用。然而，一些不可逆性的眼部疾病危害，如目前世界上(含我國)極為高發(fā)的年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)和視網(wǎng)膜色素變性(RP)等，永久地剝奪了許多患者的視覺。隨著我國人口老齡化高峰期的逼近，此類疾病引起的失明已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的重大負(fù)擔(dān)。由于RPE病變可導(dǎo)致視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞發(fā)生的凋亡難以逆轉(zhuǎn)，而其發(fā)病機(jī)制及影響因素尚未明了，所以也就無法根據(jù)病因進(jìn)行有效的治療。

最新研究表明，電刺激對于RPE細(xì)胞發(fā)生凋亡的模型大鼠的內(nèi)(外)核層的視網(wǎng)膜細(xì)胞具有明顯的保護(hù)效應(yīng)，顯著延緩視網(wǎng)膜變性。這一發(fā)現(xiàn)為臨床治療視網(wǎng)膜變性疾病提供了一種新思路——電刺激療法。而且，電刺激已經(jīng)用于神經(jīng)損傷的臨床治療。電場是神經(jīng)的營養(yǎng)劑，神經(jīng)的再生能力與電場引起的血液循環(huán)改善有關(guān)。當(dāng)神經(jīng)受損，出現(xiàn)新生電位時(shí)，電刺激可以促進(jìn)肌肉的運(yùn)動(dòng)和損傷神經(jīng)遠(yuǎn)端再生，加快軸突直徑及軸突再生的速度，從而加快神經(jīng)傳導(dǎo)速度及神經(jīng)細(xì)胞功能的恢復(fù)。同時(shí)，電刺激能促進(jìn)軸突與遠(yuǎn)端效應(yīng)器建立有效的聯(lián)系，可使肌肉有節(jié)律地被動(dòng)收縮，使神經(jīng)恢復(fù)后立即出現(xiàn)肌肉收縮，從而改善肌肉及周圍血液循環(huán)，防止肌肉廢用性萎縮。也有學(xué)者對上皮細(xì)胞進(jìn)行電刺激并探究其活性，觀察上皮細(xì)胞的遷移等活動(dòng)；電刺激心肌細(xì)胞，觀察心肌細(xì)胞活動(dòng)與心肌細(xì)胞電位變化的研究也被報(bào)道過。

但是，上述所有喜人的發(fā)現(xiàn)，其具體的分子生物學(xué)機(jī)制仍尚未闡明。因此，目前市場上亟需一種離體細(xì)胞電刺激系統(tǒng)對培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)行電刺激，以尋找適宜的電刺激頻率和強(qiáng)度，來進(jìn)一步探究電刺激改善受損細(xì)胞的分子生物學(xué)機(jī)制，為創(chuàng)建電刺激療法奠定科學(xué)基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種電流、電壓恒定，時(shí)間可控的離體細(xì)胞電刺激定量研究裝置，以達(dá)到單個(gè)或多個(gè)培養(yǎng)孔多梯度同時(shí)刺激的目的。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種電流、電壓恒定，時(shí)間可控的離體細(xì)胞電刺激系統(tǒng)，包括：培養(yǎng)板、刺激電極、頂蓋和電源；其中，所述培養(yǎng)板上表面向內(nèi)凹陷，形成至少一個(gè)用于培養(yǎng)細(xì)胞的培養(yǎng)孔；所述刺激電極固定在所述頂蓋上；所述電源設(shè)置在所述培養(yǎng)板外，所述刺激電極與所述電源連接；所述刺激電極上設(shè)置有垂直凸起于所述頂蓋的凸起部，所述凸起部用于探入至所述培養(yǎng)孔內(nèi)刺激細(xì)胞。

本發(fā)明提出的離體細(xì)胞電刺激系統(tǒng)中，所述刺激電極包括：正電極和負(fù)電極；所述正電極和所述負(fù)電極平行設(shè)置；所述正電極和所述負(fù)電極之間的間隔為5-15mm。

本發(fā)明提出的離體細(xì)胞電刺激系統(tǒng)中，所述凸起部的高度為10-20mm，寬度為26-36mm；所述凸起部之間的間隔為5.5-9.5mm。

本發(fā)明提出的離體細(xì)胞電刺激系統(tǒng)中，所述電源與所述刺激電極之間通過外置連接線路連接；所述外置連接線路包括：轉(zhuǎn)換器、正極連接線、負(fù)極連接線和接地連接線；所述轉(zhuǎn)換器分別與所述電源的輸出端、所述正極連接線、所述負(fù)極連接線和所述接地連接線連接；所述正極連接線和所述負(fù)極連接線與所述刺激電極連接；所述接地連接線用于排除信號(hào)干擾。

本發(fā)明提出的離體細(xì)胞電刺激系統(tǒng)中，所述電源與所述刺激電極通過夾持連接件可拆卸式地連接。

本發(fā)明提出的離體細(xì)胞電刺激系統(tǒng)中，所述刺激電極為鉑金電極。

本發(fā)明提出的離體細(xì)胞電刺激系統(tǒng)中，所述刺激電極與所述頂蓋為一體設(shè)置，方便使用，可批量刺激，所述正負(fù)刺激電極呈雙排串聯(lián)U形固定在所述頂蓋上。

本發(fā)明還提出了一種離體細(xì)胞電刺激方法，其包括以下步驟：

步驟一：將離體細(xì)胞放入培養(yǎng)板內(nèi)，合上頂蓋使所述頂蓋與所述培養(yǎng)板相閉合；

步驟二：將電源的輸出端與刺激電極連接，以電流或電壓刺激模式，方波或矩形波輸出模式進(jìn)行刺激培養(yǎng)。

本發(fā)明提出的離體細(xì)胞電刺激方法中，刺激培養(yǎng)前向培養(yǎng)孔內(nèi)裝入酒精，合上所述頂蓋，使所述刺激電極浸泡于酒精中過夜。

本發(fā)明提出的離體細(xì)胞電刺激方法中，所述刺激裝置的刺激電極均需配合去氧化劑使用，延長刺激電極使用壽命。

本發(fā)明能在實(shí)驗(yàn)室細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)，在不改變細(xì)胞培養(yǎng)外環(huán)境的條件下，對細(xì)胞進(jìn)行定量、定時(shí)的電刺激研究。電刺激研究可以根據(jù)需要進(jìn)行批量刺激。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，一方面操作簡便，電極位置固定，不會(huì)移動(dòng)，能保證實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定，另一方面其性能穩(wěn)定，能實(shí)現(xiàn)同時(shí)、多皿及多梯度的電刺激，達(dá)到批量得到樣本，提高實(shí)驗(yàn)效率的目的。