[發明專利]用于在動態力的作用下檢查細胞培養物的測試設置

有效

• 申請號: 201680047128.0
• 申請日: 2016-06-08
• 公開（公告）號: CN108138112B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: T.梅克爾;E.扎佩爾;L.A.施密特
• 申請（專利權）人: 達姆施塔特工業大學
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/32;C12M1/12;C12M1/42;C12M1/36
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姜凝;李建新

本發明涉及一種用于在動態力的作用下檢查細胞培養物（12）的測試設置（1），其具有三維設計的支撐結構（4），該支撐結構被設計為使得細胞培養物（12）被嵌在支撐結構（4）中。通過應用力，使支撐結構（4）變形，其中力應用裝置具有第一致動器（5），所述第一致動器在距被嵌在支撐結構（4）中的細胞培養物（12）一距離處作用在支撐結構（4）上。力應用裝置具有第二致動器（6）和第三致動器（7），每個致動器均在距被嵌在支撐結構（4）中的細胞培養物（12）一距離處作用在支撐結構（4）上。第三致動器（7）將力施加在支撐結構（4）上，所述力的取向不同于由第一致動器（5）施加的力和由第二致動器（6）施加的力。

達姆施塔特科技大學。

技術領域

本發明涉及一種用于在動態力的作用下檢查細胞結構的測試設置，其具有支撐結構以便容納細胞培養物并具有力應用裝置。

背景技術

針對細胞內信息傳遞和細胞和其環境之間的傳遞的許多基本構思是在細胞培養物上完成的，所述細胞培養物在活有機體外“體外”繁殖和培養，例如在培養皿中。“體外”產生和檢查的細胞培養物通常呈現形成細胞培養物的大量細胞構成的平面、二維設置。能夠以簡單的方式用光學顯微鏡或用其他合適的測量裝置以細胞培養物的二維設置來檢查和研究各個細胞以及整個細胞培養物。

已經表明，基本二維的細胞培養物的行為和檢查結果不能夠被容易地遷移到活有機體，在活有機體中彼此鏈接的三維細胞形成自然生物系統或者組織結構。已經知道的是，通過身體自身細胞在適當的支撐結構上的設置以及它們在“體外”的故意增殖和鏈接，能夠生成穩定組織結構，其例如形成作為適于移植的人造結締組織或上皮組織的替代組織。

進一步的研究已經表明，諸如細胞生長、細胞增殖、細胞遷移和細胞分化的各個方面均是取決于細胞內因素與細胞外因素的復雜過程。例如，除了分子和生物信號和環境條件之外，機械力和電信號也能夠影響細胞的發育。

此外，已經表明，二維設置中的各個細胞的細胞行為與在適當支撐結構中生成和培養的三維細胞結構中的相當細胞的細胞行為明顯不同。例如，除了其他因素之外，支撐結構的機械剛度對機械傳感器技術、細胞粘附和細胞遷移具有影響，并且也影響溶解物質的擴散與蛋白質的結合，使得根據支撐結構，某些細胞在其形態建成和增殖方面受到影響。

為了能夠更好地研究各種通常采用的支撐結構和環境條件對細胞培養物的影響，在培養期間的細胞培養物能夠經受動態力的作用。例如在US 2014 038 258A中，描述了一種生物反應器，其中在被置于營養溶液中的細胞培養物中，能夠施加電激勵以及機械力。機械力由活動活塞生成，該活塞作用在薄的可偏轉膜上。在薄膜的表面上，細胞生長，其能夠通過膜的偏轉而被拉伸。

在US 2013 059 324A中，在用于研究大量細胞培養物的微孔板中描述了相似的作用原理，其中，在微孔板的各個腔中，在可偏轉、可拉伸的膜的表面上培養細胞。在適應微孔板的沖壓板（stamp plate）的情況下，在所有腔中，膜且因此具體二維細胞培養物能夠經受這種相同的拉伸。

在DE 101 51 822 A1中，描述了一種裝置，其用于細胞的被應用到支撐件的表面的電氣和機械刺激，并且支撐件被活動夾具保持在培養室中并且通過由夾具的馬達生成的偏轉而經受機械加載。由于裝置的構造，并且尤其是活動夾具的構造，僅能夠從距其大距離處進行細胞的光學研究和觀察，且光學圖像的放大限于10至20倍。

從實踐中獲知的裝置通常僅使得在平面或二維細胞設置上的力的應用成為可能，該力例如被應用至可偏轉、可拉伸膜或者施加在可機械加載的支撐件上。在大多數情況下，僅沿一個方向在平面細胞設置上施加力，使得例如，由于偏轉的膜的彈性，其重置到初始位置。為了能夠生成期望的力應用，通常要求結構上昂貴的裝置，其損害平面細胞設置的同時研究或使其變得不可能。因此，為了檢查，細胞結構必須從這樣的裝置被移除并且被轉移到適當的檢查設備。

發明內容