专利名称：一种用于伤口愈合研究的新型电场生物反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生物反应器装置，尤其涉及一种用于伤口愈合研究的新型电场生 物反应器。
背景技术：
上皮组织受伤后，会产生一个内源性电场，这个电场对细胞愈合起着很重要的作 用。研究细胞对生物直流电场的反应，从而进一步了解细胞愈合的机理。但是在实际操作 中，研究者很难直接以伤口作为研究对象，于是可通过模拟组织中的电场或器官培养来进 行细胞学研究。现有的一种趋电性培养室的实验装置是这样的标准的组织培养皿，里面充 满硅脂，两条长条形玻璃间隔1cm、相互平行地固定在培养皿底部；细胞置于前面所述玻璃 盖形成的槽中，还有一个玻璃盖固定在硅脂顶上横跨整个槽；一张包含水的纸条放在碟子 中以维持湿度；两根10cm长、里面充满含2%琼脂的盐水的玻璃管，即盐桥，分别穿过玻璃 盖上的孔与培养室电连接；烧杯中Ag/AgCl电极都与直流电源连接。玻璃管的一端置于细 胞的培养液中，另一端置于烧杯的盐水中。通过这个装置可以观察细胞对电场的反应。另 一种应用电场的趋电性培养室电场实验由两个树脂玻璃培养皿组成的大容器控制，两培 养皿通过一个狭窄通道连接，钼丝电极分别置于容器的相对两端。容器中充满溶解2%琼脂 的细胞培养液组成的凝胶，带有贴壁细胞的玻璃盖与琼脂固定并安装在充满培养液的连接 通道上方。玻璃盖上设有可观察连接通道的玻璃视窗。但是这些装置存在以下几个缺点一、细胞培养室两端的电场不是平行电场，相当于是点电场，盐桥连接细胞培养基 和电源，盐桥管的一端形成点电源，因此仅有培养皿的中间部分是平行电场，其他部分并不 是一个均一的电场。两个电极直接插入琼脂培养基时，细胞培养室中的电场也不是均一电 场。此外，电极直接插入琼脂培养基，焦耳热集中于两极，不能得到实时散发，时间长了将改 变电极和琼脂培养基之间的连接，导致细胞培养基中的电场不稳定，电场方向不一致；二、所有的培养室玻璃盖由硅脂固定从而形成一个固定几何空间，硅脂与细胞直 接接触，这将影响培养基里面的细胞活性；三、盐桥被封在玻璃管中，占用的空间很大，不利于实时细胞观察；四、长时间的电场刺激，会改变连接细胞培养室和盐桥之间的液体层的pH值、温 度和化学密度；五、Ag/AgCl电极产品对细胞是有害的，在试验中会通过盐桥进入细胞培养室中， 影响细胞活性。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种电场稳定均一、无毒无 害地可长时间作用于培养细胞，并能实时观测的、操作简单方便的电场生物反应器装置。本发明的技术方案是一种用于伤口愈合研究的新型电场生物反应器，包括一 个细胞培养室、两个细胞培养基池、两个琼脂盐桥以及两个斯坦伯格溶液(Steinbergsolution，直译为斯坦伯格溶液)池，所述两个细胞培养基池位于由培养室盖密封的细胞 培养室两端，培养室盖和细胞培养室底间间隔一间隙形成一长方体空腔，该空腔连通两端 的细胞培养基池，两细胞培养基池中分别插有一电场测试探头，所述两细胞培养基池分别 通过一琼脂盐桥与一斯坦伯格溶液池连接，所述琼脂盐桥的两端分别浸入细胞培养基池和 斯坦伯格溶液池中，且琼脂盐桥两端为相平行的矩形板，细胞培养室两端的琼脂盐桥端头 矩形板也平行对称，两斯坦伯格溶液池中还分别插有一碳电极，碳电极导线连接电场源。作为优选，包括一树脂玻璃制成的底板和盖板，盖板间隔固定于底板上方，底板上 设有五个凹槽构成一细胞培养室、两细胞培养基池以及两个斯坦伯格溶液池，连通细胞培 养基池和斯坦伯格溶液池的通槽充满盐琼脂凝胶构成所述琼脂盐桥。更进一步地，上述各方案中所述培养室盖和隔细胞培养室底间间隔300 ym。本发明的有益效果是通过细胞培养的观察，电场分布计算及测试，细胞培养环境 如PH值等的实时监测，培养细胞迁移等，证实本生物反应器装置可以重复国外文献报道的 研究，电场稳定均一，操作简便，性能稳定，可应用于有关细胞对电场反应的生物医学及生 物物理学方面的研究。
图1为本发明实施例1的剖视图2为图1的俯视图3为本发明实施例2的俯视图4为电场分布计算图5为电流密度分布图6为显微镜观察细胞迁移初始状态；
图7为显微镜观察细胞迁移4小时后状态；
图8为显微镜观察细胞迁移8小时后状态；
图9为显微镜观察细胞迁移16小时后状态；
图10为细胞在电场作用下迁移的轨迹(图示左侧为阴极)；
图11为细胞在电场作用下迁移轨迹的统计结果(X，Y轴的距离单位为ym，图示左侧为阴极)。
具体实施例方式
作为本发明的一种实施方式，一种用于伤口愈合研究的新型电场生物反应器，包 括一个细胞培养室4、两个细胞培养基池3、两个琼脂盐桥6以及两个斯坦伯格溶液池2，所 述两个细胞培养基池3位于由培养室盖5密封的细胞培养室4两端，培养室盖5和细胞培 养室4底间间隔一间隙形成一长方体空腔，该空腔连通两端的细胞培养基池3，两细胞培养 基池3中分别插有一电场测试探头10，所述两细胞培养基池3分别通过一琼脂盐桥6与一 斯坦伯格溶液池2连接，所述琼脂盐桥6的两端分别浸入细胞培养基池3和斯坦伯格溶液 池2中，琼脂盐桥6禁止在两池之间有任何交换，且琼脂盐桥6两端为相平行的矩形板，细 胞培养室4两端的琼脂盐桥6端头矩形板也平行对称，就像一个电极板，因此细胞培养室4 被暴露在电场中。两斯坦伯格溶液池2中还分别插有一碳电极8，碳电极8导线连接电场源9。斯坦伯格溶液池2中的电极副产品是碳，对培养基无害。所述培养室盖5和细胞培养室 4底间间隔300 iim。作为优选，实施例1如图1和图2所示，包括一树脂玻璃制成的底板1和盖板7，盖 板7间隔固定于底板1上方，底板1上设有五个凹槽构成一细胞培养室4、两细胞培养基池 3以及两个斯坦伯格溶液池2，连通细胞培养基池3和斯坦伯格溶液池2的通槽充满盐琼脂 凝胶构成所述琼脂盐桥6。另一实施例2，如图3所示，为了节省装置在细胞恒温箱中所占用的空间，还可以 将琼脂桥6弯折成L型，从而减小底板1的长度，为了维持正常的二氧化碳和释放电解气 体，盖板7通过8个塑料螺钉固定在离底板1高3mm的地方，其余与实施例1相同。电场仿真结果如图4和5所示。显然，细胞培养室中的EF为均勻的平行场(如图 4所示)，且电流密度分布如图5所示。容易发现，靠近琼脂盐桥端的接点具有辐射电流。 但是桥端和培养基之间的电流方向一致。这就是盐桥端头切割成矩形板以得到平行EF的 原因。为了证实该新型趋电性生物反应器的功能，将人体上皮细胞序列Hy926培养16小 时，然后于在线定时显微镜(奥林巴斯C⑶显微镜系统)下观察细胞迁移。通过Image-pro plus5.0(IPP5. 0)分析软件来记录细胞迁移轨迹并对其进行处理。实验结果显示存在细胞 定向迁移，并且细胞具有向阴极的趋电性行为(见图6至图10)。通过IPP5.0来计算迁移距 离，然后通过Microsoft EXCEL 2000将所得细胞迁移数据转换为散点图(如图11所示)， 图10和图11的左侧为阴极，显然，大多数细胞向阴极迁移。
权利要求
一种用于伤口愈合研究的新型电场生物反应器，其特征在于包括一个细胞培养室、两个细胞培养基池、两个琼脂盐桥以及两个斯坦伯格溶液池，所述两个细胞培养基池位于由培养室盖密封的细胞培养室两端，培养室盖和细胞培养室底间间隔一间隙形成一长方体空腔，该空腔连通两端的细胞培养基池，两细胞培养基池中分别插有一电场测试探头，所述两细胞培养基池分别通过一琼脂盐桥与一斯坦伯格溶液池连接，所述琼脂盐桥的两端分别浸入细胞培养基池和斯坦伯格溶液池中，且琼脂盐桥两端为相平行的矩形板，细胞培养室两端的琼脂盐桥端头矩形板也平行对称，两斯坦伯格溶液池中还分别插有一碳电极，碳电极导线连接电场源。
2.根据权利要求1所述的一种用于伤口愈合研究的新型电场生物反应器，其特征在 于包括一树脂玻璃制成的底板和盖板，盖板间隔固定于底板上方，底板上设有五个凹槽构 成一细胞培养室、两细胞培养基池以及两个斯坦伯格溶液池，连通细胞培养基池和斯坦伯 格溶液池的通槽充满盐琼脂凝胶构成所述琼脂盐桥。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于伤口愈合研究的新型电场生物反应器，其特征 在于所述培养室盖和隔细胞培养室底间间隔300 μ m。
全文摘要
本发明公开了一种用于伤口愈合研究的新型电场生物反应器，涉及一种生物反应器装置，包括一个细胞培养室、两个细胞培养基池、两个琼脂盐桥以及两个斯坦伯格溶液池，所述两个细胞培养基池位于由培养室盖密封的细胞培养室两端，培养室盖和细胞培养室底间间隔一间隙形成一长方体空腔，该空腔连通两端的细胞培养基池，两细胞培养基池中分别插有一电场测试探头，所述两细胞培养基池分别通过一琼脂盐桥与一斯坦伯格溶液池连接，两斯坦伯格溶液池中还分别插有一碳电极，碳电极导线连接电场源。本发明电场稳定均一、无毒无害地可长时间作用于培养细胞，并能实时观测的、操作简单方便的电场生物反应器装置。
文档编号C12M3/00GK101851579SQ20101016812
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月10日 优先权日2010年5月10日
发明者何学令, 吴江, 杨刚, 郭应强, 陈槐卿 申请人:吴江