[发明专利]一种换液式多细胞共培养模拟失重实验装置

说明书

本发明公开了一种换液式多细胞共培养模拟失重实验装置，包括能够绕水平轴转动的回转模拟失重单元、绕竖直轴转动的正常重力单元、细胞培养器、换液装置和带动回转模拟失重单元、正常重力单元转动的第一动力单元；回转模拟失重单元和正常重力单元中均设置有细胞培养器；细胞培养器内设置有用于存储细胞培养液的第一空腔和用于培养细胞的第二空腔第一空腔和第二空腔连通；换液装置设置在细胞培养器的第一空腔中，换液装置能够推动第一空腔中的细胞培养液移动，进而带动回转模拟失重单元中的细胞培养器内的液体与正常重力单元中的细胞培养器内的液体的流通。解决了微重力分子生物学研究中两种不同细胞难以在正常重力和模拟微重力下共培养的问题。

技术领域

本发明属于生物力学实验设备领域，具体涉及一种可以自动换液的多细胞共培养模拟失重实验装置。

背景技术

航天飞行中产生的微重力环境将会导致人体心血管系统、骨骼肌肉系统等发生一系列变化，严重危害航天员身体健康。因此，研究微重力下人体生理变化特征及规律，特别是在细胞水平和分子水平深入研究其发生机制具有十分重要的意义。鉴于航天飞行机会及花费的限制，目前国内外广泛采用回转器在地面上模拟细胞水平的微重力效应。在回转器上，生物样本仍处于重力场中，受到恒定的重力矢量作用。但由于回转器围绕水平轴转动，使得它所搭载的生物样本的运动方向不断发生改变，始终来不及对一定方向上的重力做出响应，从而模拟了在航天飞行情况下细胞的微重力生物学效应。回转器为在地面开展模拟微重力条件下细胞水平生物学效应及发生机制提供了经济高效的方式，但是现有回转器在用于多细胞共培养情况下的模拟失重实验时受到限制。

同一组织或者不同组织的细胞之间通过旁分泌或者远距分泌相互调控是机体发挥生理功能和保持内环境稳态的一种重要方式，例如，在骨稳态维持方面，新生血管内皮细胞、成骨细胞、破骨细胞之间就存在着交互调控关系，而微重力环境下，这种调控关系发生了显著变化。在具体研究微重力环境下哪种细胞发生了主要变化或者源头变化，从而影响到其他组织和细胞的功能时，就需要分别将一种细胞置于模拟失重环境下培养，然后检测细胞分泌物对正常培养的另一种细胞功能的影响，但是现有回转器无法同步实现该研究过程。现有方法主要是将模拟失重环境下培养的细胞培养基浓缩后当做添加剂加入到另一种细胞培养体系里，但是在浓缩过程中是否有功能物质被遗失或者活性遭到破坏，以及如何把握添加浓度以模拟正常生理水平下的调控作用都存在不确定性，这在很大程度上限制了模拟失重下多细胞之间相关调控关系的研究。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种可以换液的多细胞共培养模拟失重实验装置，可用于研究模拟失重下不同细胞之间的旁分泌调控关系，解决了现实研究中两种不同细胞难以在不同重力下(正常重力和模拟微重力)共培养的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种换液式多细胞共培养模拟失重实验装置，包括能够绕水平轴转动的回转模拟失重单元、绕竖直轴转动的正常重力单元、细胞培养器、换液装置和带动回转模拟失重单元、正常重力单元转动的第一动力单元；

所述的回转模拟失重单元和正常重力单元中均设置有所述的细胞培养器；所述的细胞培养器内设置有用于存储细胞培养液的第一空腔和用于培养细胞的第二空腔，所述的第一空腔和第二空腔连通；所述的回转模拟失重单元中的细胞培养器上的第二空腔与正常重力单元中的细胞培养器上的第二空腔连通；

所述的换液装置设置在细胞培养器的第一空腔中，换液装置能够推动第一空腔中的细胞培养液移动，进而带动回转模拟失重单元中的细胞培养器内的液体与正常重力单元中的细胞培养器内的液体的流通；

所述的回转模拟失重单元与正常重力单元之间通过第一传动机构同步转动。

具体的，所述的回转模拟失重单元包括用于带动细胞培养器旋转的第一锥齿轮和用于支撑固定细胞培养器的第一固定架，第一锥齿轮的轴线沿水平方向，第一锥齿轮与第一固定架连接。