一种用于模拟环境污染物在消化系统被消化吸收的装置和方法与流程

文档序号:11808321阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于模拟环境污染物在消化系统被消化吸收的装置,其特征在于:包括体外胃肠模型和Transwell小室;

其中,所述体外胃肠模型包括五个带夹层的玻璃罐I,五个玻璃罐I分别模拟胃、小肠、升结肠、横结肠和降结肠;还包括装有营养培养基的玻璃罐II和装有胰液的玻璃罐III;装有营养培养基的玻璃罐II和模拟胃的玻璃罐I通过乳胶管相连通,装有胰液的玻璃罐III和模拟小肠的玻璃罐I通过乳胶管相连通,模拟胃、小肠、升结肠、横结肠和降结肠的五个玻璃罐I依次通过乳胶管相连通,每个乳胶管上均设置蠕动泵;模拟胃、小肠、升结肠、横结肠和降结肠的玻璃罐I中均设置磁力搅拌器;模拟小肠、升结肠、横结肠和降结肠的玻璃罐I上还设置采样口,每个采样口外设置PES滤膜,采样口流出的采样液经过PES滤膜过滤;模拟升结肠、横结肠和降结肠的玻璃罐I中设置pH调节器;

所述模拟小肠、升结肠、横结肠以及降结肠玻璃罐I的采样口分别对应连接一个Transwell小室,所述Transwell小室包括上室和下室,所述上室底部设置滤膜,滤膜上接种人结肠癌细胞Caco-2,人结肠癌细胞Caco-2形成一张细胞膜,采样口流出的采样液经过PES滤膜过滤后在上室中培养。

2.根据权利要求1所述用于模拟环境污染物在消化系统被消化吸收的装置,其特征在于:所述PES滤膜的孔径为0.45μm。

3.根据权利要求1所述用于模拟环境污染物在消化系统被消化吸收的装置,其特征在于:所述Transwell小室中的细胞培养液为500mL不完全高糖培养基+50mL胚胎牛血清。

4.一种用于模拟环境污染物在消化系统被消化吸收的方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1,构建体外胃肠模型:体外胃肠模型包括五个带夹层的玻璃罐I,五个玻璃罐1分别模拟胃、小肠、升结肠、横结肠和降结肠;还包括装有营养培养基的玻璃罐II和装有胰液的玻璃罐III;装有营养培养基的玻璃罐II和模拟胃的玻璃罐I通过乳胶管相连通,装有胰液的玻璃罐III和模拟小肠的玻璃罐I通过乳胶管相连通,模拟胃、小肠、升结肠、横结肠和降结肠的五个玻璃罐I依次通过乳胶管相连通,每个乳胶管上均设置蠕动泵;模拟胃、小肠、升结肠、横结肠和降结肠的玻璃罐I中均设置磁力搅拌器;模拟小肠、升结肠、横结肠和降结肠的玻璃罐I上还设置采样口;模拟升结肠、横结肠和降结肠的玻璃罐I中设置pH调节器;

步骤2,往模拟胃、小肠、升结肠、横结肠和降结肠的五个玻璃罐I夹层中通37℃恒温水模拟人体体温;启动五个玻璃罐I中的磁力搅拌器,搅拌速度为150rpm;将人的肠道微生物接种到模拟升结肠、横结肠和降结肠的玻璃罐I中;

步骤3,装置的运行:用蠕动泵将200ml营养培养基加入模拟胃的玻璃罐I中,模拟食物在胃部的消化情况,液体在胃部位停留2h后全部转移到模拟小肠的玻璃罐I,同时用蠕动泵往模拟小肠的玻璃罐I中加入胰液,在小肠部位消化4h后,用蠕动泵全部转移至模拟升结肠的玻璃罐I,最后用蠕动泵将残液从升结肠玻璃罐I以0.625mL/min的速度连续转移至横结肠玻璃罐I、降结肠玻璃罐I和废液缸中;

步骤4,当体外胃肠模型按步骤3的操作稳定运行三周后,在步骤3的营养培养基中加入环境污染物,模拟环境污染物通过食物或饮水进入人体,在模拟小肠、升结肠、横结肠和降结肠的玻璃罐I设置的采样口取样,每个玻璃罐I的采样口对应连接一个Transwell小室,采样液经采样口外表面的PES滤膜过滤后得到生物可给性部分;

步骤5,将得到的生物可给性部分进行一定的预处理,预处理后,加入Transwell上室,Transwell上室底部滤膜上接种人结肠癌细胞Caco-2,人结肠癌细胞Caco-2生长形成一张细胞膜,人结肠癌细胞Caco-2细胞膜用于模拟人类肠道表皮粘膜细胞对环境污染物的吸收情况。

5.根据权利要求4所述用于模拟环境污染物在消化系统被消化吸收的方法,其特征在于:步骤2中,所述将人的肠道微生物接种到模拟升结肠、横结肠和降结肠的玻璃罐I中,具体接种过程为取6个月未摄入抗生素的新鲜成人粪便,往粪便中加入80mLpH为7.0、浓度为0.7M的磷酸盐缓冲溶液和1g硫代乙酸纳,将样品均质化,于3000rpm转速下离心3min,离心后取20mL上清液依次转移到模拟升结肠、横结肠和降结肠的玻璃罐I中;往模拟升结肠、横结肠和降结肠的玻璃罐I中分别加入SHIME专用培养基,直至模拟升结肠、横结肠和降结肠玻璃罐I中液体的容积分别为800ml、1200ml和800ml,静置一夜;再利用pH控制器将模拟升结肠、横结肠和降结肠玻璃罐I中液体的pH分别控制在5.5~5.9、6.0~6.4和6.5~6.9;

6.根据权利要求4所述用于模拟环境污染物在消化系统被消化吸收的方法,其特征在于:步骤3中,所述营养培养基的pH值为2,所述营养培养基的配方为:1.0g/L阿拉伯半乳聚糖、2.0g/L果胶、1.0g/L木聚糖、4.0g/L淀粉、0.5g/L半胱氨酸、0.4g/L葡萄糖、1.0g/L酵母提取物、4.0g/L黏蛋白以及1.0g/L蛋白胨。

7.根据权利要求6所述用于模拟环境污染物在消化系统被消化吸收的方法,其特征在于:所述营养培养基配好后,将其置于121℃下灭菌后再冷却至室温。

8.根据权利要求4所述用于模拟环境污染物在消化系统被消化吸收的方法,其特征在于:步骤3中,所述胰液的配方为:12.5g/L碳酸氢钠、6.0g/L胆汁盐以及0.9g/L胰液素。

9.根据权利要求5所述用于模拟环境污染物在消化系统被消化吸收的方法,其特征在于:所述pH控制器中酸调节液为0.01M的盐酸,碱调节液为0.5M碳酸氢钠。

10.根据权利要求5所述用于模拟环境污染物在消化系统被消化吸收的方法,其特征在于:所述SHIME专用培养基与营养培养基的配方一致,所述SHIME专用培养基的配方为:1.0g/L阿拉伯半乳聚糖、2.0g/L果胶、4.0g/L淀粉、0.5g/L半胱氨酸、0.4g/L葡萄糖、1.0g/L酵母提取物、4.0g/L黏蛋白以及1.0g/L蛋白胨。

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