[发明专利]一种多功能细胞模拟舱

说明书

技术领域

本发明涉及一种多功能细胞模拟舱，用于模拟间歇性低氧、持续高氧、特殊气体暴露的细胞模型。

背景技术

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征Obstructivesleepapneahypopneasyndrom，OSAHS)是常见的睡眠障碍性疾病，主要为睡眠过程中反复的上呼吸道塌陷或阻塞引起的通气不足或睡眠紊乱。OSAHS特征性低氧特点为间歇性低氧，但其具体病理生理机制尚未阐明。体外细胞实验因具有影响因素单一，人为可操控性大，个体间差异小等优点在人类疾病研究中应用广泛。但由于氧气和氮气为惰性气体，难以有效弥散到细胞培养基中，建立有效地间歇性低氧细胞模型存在一定困难。目前建立的间歇性低氧模型主要有几种类型：①低氧培养基交替暴露细胞模型：通过直接改变培养基中氧浓度水平，细胞交替暴露在低氧浓度培养基和正常氧浓度的培养基中，通过蠕动泵控制流经两种不同氧浓度培养基时间建立不同间歇低氧模型，该类模型设计复杂，推广困难。气源采用混合气体，不易获得；细胞表面培养基反复流动，液体剪切力对细胞生理功能影响较大，明显增加了试验干扰。②低氧气体直接暴露细胞模型，该类模型为目前常用模型。设计一个大小适中的恒温培养箱，电脑控制系统通过控制氧气、氮气、二氧化碳或混合气体进出，调整培养箱中氧浓度和二氧化碳水平，通过改变舱内氧气浓度和频率模拟出不同间歇低氧/复氧模式。大多培养箱密闭性强，舱内气体变化缓慢；气体流量大，明显增加了实验的干扰。

目前许多证据显示，机体短时间缺血还不足以造成机体损伤，但缺血一段时间后突然恢复血供时才出现损伤，即缺血再灌注损伤。如心肌梗死、脑卒中、外科手术、创伤性休克、血栓经抢救后均会出现缺血再灌注损伤。器官在缺血再灌注损伤后氧自由基大量产生，出现细胞凋亡、坏死，引起机体功能障碍。建立有效的缺血-再灌注细胞模型十分必要，目前国外有研究根据细胞耗氧特点建立简易的缺血再灌注模型，但该类模型造模时间长、造模过程中干预条件难以控制等应用有限。

近几十年来，特殊气体如吸入麻醉药因具有全身麻醉效应，同时可引起神经保护和神经毒性的特点备受关注，吸入麻醉药神经毒性的病理生理机制成为研究热点。研究表明：吸入性麻醉药异氟烷能明显降低小鼠自主活动次数，小鼠学习记忆能力下降，海马神经元凋亡增加。异氟烷可通过激活γ氨基丁酸(GABA)促发的胞质Ca²⁺释放而引起海马神经元神经毒性。多项证据表明，吸入麻醉药通过线粒体电信号传导、糖酵解相关通路影响胞质Ca²⁺释放、ROS产生及ATP合成等介导神经保护或神经毒性作用。目前吸入性麻醉药细胞方面的研究多采用箱子模型，密闭的箱子放置在恒温培养箱中，通过将吸入性麻醉气体通过特殊的雾化器与含5％CO₂、21％O₂、74％N₂的混合气体混合建立模型。该类模型气源采用混合气体，不易获得；麻醉气体采用特殊雾化装置，流量及气体浓度不易控制；另外模型多属自主制作，粗糙密闭性差，温度湿度不容易保持恒定。

随着围产医学的发展和新生儿监护中心的建立，氧疗和机械通气治疗手段的提高，越来越多的小于胎龄儿和(或)低出生体重儿得以救治。高氧治疗并发症发生率也逐渐增加，支气管肺发育不良和早产儿视网膜病变等高氧并发症已成为围产医学的难点与热点问题。制备高氧肺损伤和高氧视网膜病变的细胞模型已成为研究其发病机制与防治措施的关键因素之一。以往报道的高氧损伤模型存在许多不足，如大多模型采用密闭装置，试验之前将一定浓度的高氧气体灌注一段时间，保持舱内高氧状态来实现高氧损伤模型。该类模型设计简陋，舱内氧浓度不稳定，不能实现氧浓度实时检测，且不能排除试验气体本身对试验的影响等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述不足，提供一种多功能细胞模拟舱，其操作简便、控制精确，可实现间歇性低氧、持续高氧、特殊气体暴露等多种实验模式，以满足实验要求。