[发明专利]一种局部外加恒定方向磁场的动物实验装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种局部外加恒定方向磁场的动物实验装置及其使用方法，该装置包括第一固定单元、第二固定单元、以及设于第一固定单元和第二固定单元之间的中空圆柱形磁铁；所述第一固定单元和第二固定单元呈上下镜像对称，每个固定单元包括环形固定板、以及与环形固定板相连的空心圆柱；所述环形固定板上设有第一克氏针、第二克氏针和四个用于固定两个克氏针的固定螺钉；所述中空圆柱形磁铁的两端嵌套于第一固定单元和第二固定单元的空心圆柱部分以实现固定。该装置不仅能保证在实验动物自由活动过程中外加磁场的方向始终一致，且可以根据实际实验需要更换磁铁以实现不同强度的磁场作用。

技术领域

本发明涉及动物实验技术领域，更具体地说，它涉及一种局部外加恒定方向磁场的动物实验装置及其使用方法。

背景技术

大段骨缺损常由创伤、骨肿瘤切除及严重感染引起，其治疗周期长，难度大，并发症多，致残率高，是骨科临床上亟待解决的一大技术难点。目前常见的治疗方法有自体骨移植、同种异体骨移植以及骨组织工程。自体骨移植由于其固有的骨传导特性、成骨诱导能力、低免疫反应风险及良好的机械稳定性，一直作为骨移植材料治疗的金标准，但其存在供体组织有限、供体部位并发疼痛、血肿形成、神经血管损伤甚至骨折等限制因素。同种异体骨移植常被认为是继自体骨移植之后的一个更优选择，可供选择的形式多样，且可以克服一些自体骨移植带来的限制，目前超过三分之一的骨移植手术都使用了同种异体骨移植。然而，同种异体骨移植同样存在其特有的缺陷，如相对于自体骨移植的成骨诱导能力降低，缺损区域缺乏骨祖细胞，免疫反应的风险增加等。骨组织工程材料的构建可以一定程度地满足缺损骨再生的基本要求，同时尽可能避免与人类组织移植相关的并发症。因此，通过骨组织工程手段治疗大段骨缺损是未来的趋势，也是当前临床研究的热点和难点。

有研究表明，物理刺激(如拉伸和压缩应力、流体剪切应力及热刺激等)能够显著促进成骨再生和骨折愈合。磁场刺激可以显著改善骨修复和再生，有助于增强种植体与宿主组织的结合，增加新生骨的密度，加速缺损的愈合。相关报道称，磁场对骨折愈合、脊柱融合、骨关节炎和伤口愈合都有促进作用，且能够与生长因子或药物联合应用，实现协同效应，显著增强骨再生。此外，磁场与含磁性纳米颗粒的组织工程材料联合应用，磁力诱导下细胞的理化学性质和内吞作用改变，可以显著提高细胞行为，促进细胞增殖并增加成骨细胞活性，从而提高骨再生能力，同时剪切应力和张力作用于内皮细胞上的机械传感器还可以刺激局部血管生成。因此，磁疗作为一种无创、安全、简便的方法，为损伤部位疼痛、炎症等疾病的治疗提供了一项可行的手段。

磁响应组织工程材料的驱动通常是通过施加磁场来实现的，包括静磁场、脉冲电磁场、旋转磁场和交变电磁场，目前在骨组织工程材料开发领域研究最多的通常是静磁场和脉冲电磁场。其中静磁场可以通过简单地使用永磁铁进行组织刺激，不需要动力装置，这使得长期的静磁场刺激促进骨愈合是可行的，在临床应用中更具备优势。考虑到磁场源应位于植入部位内部或周围，越来越多的磁响应动物实验装置被设计发明。目前常见的实验装置通常采用两种磁场发生方式，一种在整个饲养笼内外加磁场，这样可以保证实验动物在饲养笼内保持正常的活动状态，但在其活动过程中作用于局部含磁性纳米粒颗粒的组织工程材料的磁场方向不断变化，可能对实验结果造成一定程度的干扰；另一种方式是在外加磁场的套筒样结构中固定实验动物，在确保作用于磁化材料的磁场方向固定一致的情况下使实验动物失去了自由活动的能力，不符合实验动物伦理，且限制实验动物活动后可能继发废用性骨质疏松症，干扰磁场介导的成骨效果观测。因此，设计发明一种能够固定磁场方向且不影响实验动物正常活动的实验装置在磁响应组织工程材料的研究中是十分必要的。

发明内容

为了克服现有外加磁场的动物实验装置无法在实验动物自由活动状态下始终保持磁场方向一致的不足，本发明提供一种局部外加恒定方向磁场的动物实验装置，该装置不仅能保证在实验动物自由活动过程中外加磁场的方向始终一致，且可以根据实际实验需要更换磁铁以实现不同强度的磁场作用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：