[发明专利]一种电刺激细胞培养装置

说明书

本发明提供了一种电刺激细胞培养装置，包括皿体、盖在皿体上部的皿盖及在皿体下方的支撑架，所述皿体包括相互连通的皿体内壁导电层及皿体外壁发电层，所述导电层及发电层为导电材料；所述支撑架包括底座、支撑部及通过连杆与底座铰接的摩擦单元，所述摩擦单元包括磁力区、绝缘材料区并通过通孔与连杆套接。该培养装置具有成本低廉、操作简单、又不影响培养箱内部环境等优点。

技术领域

本发明涉及细胞生物学技术领域，尤其涉及一种电刺激细胞培养装置。

背景技术

生物电广泛存在人体之中，在维持正常的生物学功能中发挥着不可或缺的作用。例如，许多生物学过程包括胚胎发生、伤口愈合、组织修复和重塑以及生物正常生长都是通过内源生物电流调节，而神经、肌肉和腺体组织通过内电场传输电信号/脉冲。有研究表明体内内源性电场可通过离子物质和大分子的运输、膜电压和细胞分裂轴以控制器官不对称来调节生物学过程。生物电信号进入表观遗传和转录级联，从而触发细胞特性的变化，如增殖、分化、迁移、形状变化、基因表达和调亡等。

具体的，电场的生物物理变化可以在细胞表面触发，通过改变生物分子上的电荷分布(即构象)影响膜蛋白功能，如酶活性(Na+/K+ATP酶和Ca2+ATP酶)、膜受体复合物和离子输送通道。基于此原理，体外模拟体内生物电刺激已被广泛应用于影响神经、肌肉细胞、骨骼肌和心脏细胞等可兴奋的细胞，对干细胞、成骨细胞这类非可兴奋的细胞同样具有重要的作用，此外在提高质粒转染效率领域也起着十分重要的作用。

然而目前的体外模拟体内生物电刺激培养装置主要依靠对培养体系中接入具有刺激电流的供电装置，这些装置具有电极、连接线、电控系统及电源等复杂的装置，这种装置要么是集成到培养箱，这种方式工程复杂成本高；要么是通过连接线将电控系统外置，这种方式影响培养箱的密闭性且操作复杂。

因此，研发一种成本低廉、操作简单、又不影响培养箱内部环境的细胞培养装置将极为有益于体外电刺激细胞培养技术的推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电刺激细胞培养装置，它具有成本低廉、操作简单、又不影响培养箱内部环境等优点。

在研发本发明所指的电刺激细胞培养装置时，我们认为电刺激的来源至关重要，在研究了众多电刺激源后我们找到了静电脉冲。摩擦起电现象在生活中随处可见，利用摩擦起电和静电感应原理能够将机械能转化为电能，并将其作为电源使用。例如中国专利公开号CN203445807U、CN205051599U、CN104052327A等所指的技术通过不同的结构设计将多种形式机械能转化为电能。通过合理的设计，可以利用这种基于摩擦起电和静电感应原理制作的器件，产生频率可控、输出大小可调的脉冲电信号，并将其应用于生物医学细胞生物学技术领域。该方法首先能够避免电极等其他材料接触细胞或者细胞培养基，极大地减少了细胞被污染的可能性，又无需通过连接线与外部控制器连接，保持了培养环境的密闭性及稳定性，有益于电刺激细胞培养技术的推广应用。

具体的，本发明的技术方案为：一种电刺激细胞培养装置，包括皿体、盖在皿体上部的皿盖及在皿体下方的支撑架，其中皿体包括相互连通的皿体内壁导电层及皿体外壁发电层，连通方式可以为内置导线连接或相互延伸连通。所述导电层及发电层为导电材料，根据摩擦起电原理导电材料被绝缘材料摩擦时，导电材料容易失去电子进而产生静电效应；所述支撑架包括底座、支撑部及通过连杆与底座铰接的摩擦单元，所述摩擦单元包括磁力区、绝缘材料区并通过通孔与连杆套接。