[发明专利]一种点阵状磁感应强度可控细胞引导装置

说明书

本发明公开一种点阵状磁感应强度可控细胞引导装置，固定模块上开设阵列状分布的限位孔，限位孔内安装微型通电螺线管，每个限位孔中安装一个微型通电螺线管，每个微型通电螺线管的中心设置软磁铁丝，微型通电螺线管缠绕在软磁铁丝的外周，形成电磁铁；每个微型通电螺线管的底部引出的通电导线独立连接于控制器，由控制器操纵每个微型通电螺线管的通电状态，通过改变每个微型通电螺线管产生的磁场状态，实现软磁铁丝的磁化和退磁；每个微型通电螺线管都能产生独立的磁场，由多个阵列状分布的微型通电螺线管形成局部可控的变化磁场，通过磁场叠加实现每根软磁铁丝表面的磁感应强度的精准灵活控制，通过磁性微载体精准地引导细胞的有序位置分布。

技术领域

本发明涉及组织工程细胞组装技术领域，更进一步涉及一种点阵状磁感应强度可控细胞引导装置。

背景技术

各种难以预料的自然灾害和行为事故容易造成人体组织损伤和器官缺失，组织和器官的衰老和退化也威胁着人类健康。组织工程通过细胞的三维组装开发具有人体器官功能的有序结构，为器官修复和再生提供了一种新途径。人体组织是由多种细胞组成的有序结构，如何实现不同细胞的精确空间布置是目前细胞三维组装技术发展面临的难题。

细胞微载体通过生物材料对细胞进行包裹，为细胞提供基本的生命活动场所，从而提高存活率。通过操作细胞微载体构建人工组织支架比直接对细胞进行三维组装更有效，还可减少对细胞的机械损伤。细胞微载体操作需要三个关键条件：第一、柔和而又充分的组装作用力；第二、有效的空间位置控制；第三、模拟原位环境进行微操作。

微操作机器人系统可以将机器人操作的准确性、灵活性和高效性带入细胞微载体的三维组装中，但常规的微操作方法需要复杂的外围设备和较高的制作成本，还存在直接接触等问题。机器人微操作在空气中进行三维组装具有一定的控制精度，但在液体环境受到流体扰动的影响难以精准控制细胞微载体的空间位置。

细胞微载体具有细小、柔软、易变形和可控性差等特点，难以有效布置在空间中期望的位置，在细胞微载体中加入磁性纳米粒子对细胞的影响较小，可以增加对外部磁场的响应特性，从而提高细胞的可控性。

液体环境下利用常规永磁铁操作细胞微载体的过程中存在磁场强度的大小难以改变以及磁场的发生和消除不灵活等问题，具有非均匀磁场的永磁铁会把磁性微载体聚集到表面边缘并使其难以有序布置，不利于构建复杂的人工组织支架。

对于本领域的技术人员来说，如何精准灵活地控制磁场空间分布，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种点阵状磁感应强度可控细胞引导装置，能够精准灵活地控制磁场空间分布状态，具体方案如下：

一种点阵状磁感应强度可控细胞引导装置，包括固定模块，所述固定模块上开设若干阵列状分布的限位孔，所述限位孔内用于装配限位微型通电螺线管，每个所述微型通电螺线管的中心设置软磁铁丝，每个所述微型通电螺线管的底部引出的通电导线独立连接于控制器。

可选地，所述限位孔为通孔，所述固定模块的底部设置导线块，所述导线块上设置导线通道，所述通电导线卡装在所述导线通道内。

可选地，所述导线块由多块层叠设置的导线板固定形成；所述微型通电螺线管呈多圈环绕设置，每圈所述微型通电螺线管引出的所述通电导线卡装在一块所述导线板上；

所述通电导线呈放射状分布从所述导线板的边缘引出。

可选地，从外圈向内圈的各圈所述微型通电螺线管引出的所述通电导线依次对应卡装在从上向下分布的各块所述导线板上。

可选地，所述微型通电螺线管呈矩形阵列分布。

可选地，所述固定模块和导线块由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成。