专利名称：模拟重力加压法的制作方法
技术领域：
本发明“模拟重力加压法”涉及一种模拟生物力学方法，是通过离心作用来对细 胞、组织进行加压。
背景技术：
目前的细胞、组织加压方法包括机械压、流体静水压和气压。但这些方法存在压力 不稳定、压力低、装置昂贵、操作复杂等缺点。本设计为克服上述困难，提出通过一种数学换 算达到给细胞、组织加压的方法。设计思路如下1、物体的“重量”指静止或勻速直线运动物体在地球表面所受到的 地心引力，即重力。2、当物体作圆周运动时，由于“离心力”发生，物体的重量会发生变化。 根据广义相对论，地球引力场与离心力力场是等效的，二者可作矢量运算。因此，航天器围 绕地球作近地轨道飞行时，由于重力与离心力的部分抵消，故而处于“失重”状态。3、重力 的作用主要取决于物体的质量，质量越小，其所受力的影响也必越小。离体培养的单个细胞 或组织对重力变动并不敏感。可以认为处于圆周运动的细胞基本处于离心力场中。因此， 我们实验通过离心加速度a来模拟重力加速度g，形成了 “模拟重力加压法”。
发明内容
根据文献报道的细胞或组织在体内实际受到的压强，通过与标准大气压(1标准 大气压为0. 101325MPa，即Ig状态)换算，计算出细胞和组织受到多少g。根据转速与g的转化公式相关的离心力(g)；罷；Radius
半径为多少厘米)，就可以计算出通过多少转速就能模拟细胞、组织受到多少的重力g。该 方法主要用于力学生物学实验。
具体实施例方式实施例1文献报道，人在平躺时椎间盘压强为0. lMPa(l标准大气压为0. 101325MPa，呈现 微负压状态)，放松站立时为0. 5MPa,提20kg前屈站立时为2. 3Mpa。根据压强公式P = mg/S (机械压)，P = ρ gh (流体压)。无论何种压强，均与重力g有关。根据上述公式计算出后这两个站立姿势克服重力分别为5g，23g。具体计算如下设G= P/ P h = 0. 1/ P h = Ig贝Ij:G = P/ P h = 0. 5/ P h = 5g G = P/ P h = 2. 3/ P h = 23g
根据转速与g的转化公式相关的离心力(g)；
RPM 转速；Radius 转轴半径为多少厘米)计算出所需转速分别为218rpm，323rpm。
根据离心机说明书(Beckman离心机Al legra X-22R)上提供的最高转速lOOOOrpm，最大离心力10528xg，计算出Radius为9. 4168cm，代入上述公式，计算如下V 1/(1. 118X10-5)X9. 4168 = 97rpmV 5/(1. 118X10-5)X9. 4168 = 218rpmV 23/(1. 118X10-5)Χ9· 4168 = 467rpm因此，通过218rpm和467rpm的转速，就可以对细胞或组织施加0. 5MPa和2. 3Mpa 的压强。而如果通过特制的加压装置来施加这么大的压强，对装置的要求会非常高。用上述方法对细胞(前成骨细胞株0CT-1)实施离心加压后，结果见附图。附
图1是0CT-1细胞H&E染色后光镜放大400倍观察到的内容。A_C:分别加 Og(Orpm)、5g(200rpm)、23g (500rpm)，每天离心1次，每次连续3小时，连续1天；D-F 分别 加Og(Orpm)、5g(200rpm)、23g (500rpm)，每天离心1次，每次连续3小时，连续加压5天。结 果离心1天，与对照组(A)相比，5g压力组(B)和23g压力组(C)细胞数量增加，23g压力 更明显；离心5天，与对照组(D)相比，5g压力组(E)和23g压力组(F)细胞数量增加，5g 压力更明显。说明离心加压促进细胞增殖。附图2是OCT细胞Col I免疫荧光染色后光镜放大200倍观察到的内容。绿色荧 光表示有Col I表达。A-C 分别加Og(Orpm)、5g(200rpm)、23g (500rpm)，每天离心1次，每 次连续3小时，连续1天；D-F 分别加Og(Orpm)、5g(200rpm)、23g (500rpm)，每天离心1次， 每次连续3小时，连续加压5天。结果离心1天，与对照组(A)相比，5g压力组(B)和23g 压力组(C)荧光显色均较正常组略有增强。5g压力组比23g压力组略强。离心5天，5g压 力组(E)和23g压力组(F)荧光显色较对照组(D)明显增强，5g压力组比23g压力组细胞 浓集，显色也略强。说明离心加压促进前成骨细胞向成骨细胞分化。表10CT-1 细胞 ALP、Coll α 2、0C、Runx2 基因表达量 与同dOg 组比较，*P < 0. 05**P < 0.01 与同 d5g 组比较，aP < 0. 05 aaP < 0.01Id组与对照组比较，5g压力组ALPmRNA表达显著上调(P < 0. 05)，约为对照组 的1.2倍；23g压力组无显著差异。与对照组比较，5g压力组和23g压力组Colla2mRNA表 达均显著上调(P < 0. 01)，分别为对照组的1. 7倍和2. 1倍，且23g压力组比5g压力组仍 上调(P <0.05)，以23g压力组上调幅度更大。与对照组比较，5g压力组OC mRNA表达显 著上调(P <0.01)，约为对照组的1.3倍；23g压力组无显著差异。与对照组比较，5g压力 组RunX2mRNA表达显著上调(P < 0. 01)，约为对照组的3. 5倍；23g压力组无显著差异。5d组与对照组比较，5g压力组和23g压力组ALPmRNA表达均显著上调，分别为对照组的1. 2倍和2. 8倍，且23g压力组比5g压力组仍上调。与对照组比较，5g压力和23g 压力组Coll α 2mRNA表达均显著上调(P < 0. 05，P < 0. 01)，分别为对照组的1. 4倍和3. 4 倍；且23g压力组比5g压力组仍上调(P <0.01)。与对照组比较，5g压力组和23g压力组 OC mRNA表达均显著上调(P < 0. 05，P < 0. 01)，分别为对照组的1. 2倍和2. 1倍；且23g 压力组比5g压力组仍上调(P < 0. 01)。与对照组比较，5g压力组Rimx2mRNA表达显著上 调(P < 0. 01)，约为对照组的3. 6倍；23g压力组无显著差异。从上述实验可以看出，离心加压可促进前成骨细胞的增殖和分化。其作用等同于 常规的加压方式。现就各种压力负荷的优缺点，分析如下 从上述表格可以看出，离心加压的优势在于操作简便，压力可调，成本低，不需要 特制装置。其弊端在于目前无法调节频率，无法达到37°C，5% C02浓度，只能同步设对照 组，平衡该因素。
权利要求
一种通过离心来给细胞和组织加压的方法。
2.根据权利1要求所述，其思路是通过离心加速度a来模拟重力加速度g。
全文摘要
本发明“模拟重力加压法”涉及一种模拟生物力学方法，是通过离心作用来对细胞、组织进行加压。目前的细胞、组织加压方法包括机械压、流体静水压和气压。但这些方法存在压力不稳定、压力低、装置昂贵、操作复杂等缺点。本设计为克服上述困难，提出通过一种数学换算达到给细胞、组织加压的方法。技术方案是根据文献报道的细胞或组织在体内实际受到的压强，通过与标准大气压(1标准大气压为0.101325MPa，即1g状态)换算，计算出细胞和组织受到多少g。根据转速与g的转化公式(RCF相关的离心力(g)；RPM转速；Radius转轴半径为多少厘米)，就可以计算出通过多少转速就能模拟细胞、组织受到多少的重力g。该方法主要用于力学生物学实验。
文档编号C12N5/00GK101906398SQ20091005251
公开日2010年12月8日 申请日期2009年6月4日 优先权日2009年6月4日
发明者卞琴, 崔学军, 施杞, 梁倩倩, 王拥军, 舒冰 申请人:上海中医药大学附属龙华医院