细胞微电场施加装置的制作方法

本发明涉及细胞培养技术领域，尤其涉及一种细胞微电场施加装置。

背景技术：

细胞生长在一个十分复杂的环境中，除了受到该环境中化学分子信号、生物因子信号以及力学刺激等，细胞在生物组织内常常还会受到微电流的刺激。生物体内自然产生的电场，除了神经信号传导产生的电信号之外，还有创伤部位产生的微电场，这些电信号不仅对细胞的生长、分化有着极为重要的意义，而且也是细胞发挥自身功能的必要条件。已有研究表明，变形虫、纤毛虫、鞭毛虫细胞、白细胞、巨噬细胞、神经细胞、神经嵴细胞、成纤维细胞、上皮细胞、角膜上皮细胞等不同种类的细胞在微电场的作用下能够发生定向迁移和细胞取向，且细胞的迁移方向因细胞种类的不同而存在差异。

为观察研究电刺激对细胞的作用，现有一些针对细胞的电刺激施加装置，可以对细胞施加不同强度的直流电场。但是在进行电场施加时，所使用的电极一般都是直接插入至导电液中，其对电极的稳定性较差，若出现碰撞等故障可能会导致电极晃动倾斜，影响导电液中离子的运动状态。而且，培养皿的晃动还会导致位于培养皿内的导电液以及培养基液晃出，进而对电场的形成以及电场的稳定性产生影响。亦或者电极针对培养皿的位置固定不变，不便于调节。再或者是通过电子电路控制输出电场的模式，但是这种方式产生的电场固定为平行板电场，不便于通过电极的改变而改变电场形貌。

鉴于此，迫切需要一种细胞微电场施加装置,能够解决上述问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种细胞微电场施加装置，以缓解现有技术中电极安装稳定性较低，且位于培养皿内培养基液存在外流的可能性而导致电场稳定性较低等技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种细胞微电场施加装置，包括培养皿、电极支架组件以及连接于所述电极支架组件的电极；

所述培养皿包括具有细胞培养区的皿体，所述细胞培养区设置有具有培养基液的细胞通道；所述电极用于向位于所述细胞培养区内的细胞施加电场，使得细胞在所述细胞通道内迁移；

所述电极支架组件安装在所述皿体内，且所述电极支架组件具有第一安装部，所述第一安装部用于围绕所述细胞培养区安装；所述电极支架组件具有第二安装部，所述第二安装部用于连接所述电极。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述电极支架组件包括设置在所述皿体内的支架框和位于所述细胞培养区两侧的电极座；

所述支架框环绕所述细胞培养区设置，所述电极座滑动连接于所述支架框，且所述电极座具有所述第二安装部。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述支架框具有用于限制所述电极座滑动范围的限位部。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述细胞培养区内还设置有位于所述细胞通道两侧的导电液部，所述导电液部与对应侧的所述细胞通道内的培养基液之间通过盐桥部连接，所述电极对应插入两侧的所述导电液部。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述培养皿还包括扣设于所述皿体的第一盖体，且所述第一盖体上开设有与所述细胞通道相对应的第一窗口，所述第一窗口用于观测所述细胞通道内的细胞迁移。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述第一盖体位于所述第一窗口的两侧边缘处并沿所述细胞通道的设置方向分别安装有导轨，且所述导轨滑动连接有用于遮挡所述第一窗口的遮挡件。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述遮挡件具有用于穿过所述电极的安装孔，所述电极依次穿过所述安装孔和所述第二安装部以与所述电极座固定。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述遮挡件的数目为两个；

两个所述遮挡件沿第二方向相对且间隔设置，且每个所述遮挡件分别对应一个所述电极。

在上述任一技术方案中，进一步地，两个所述遮挡件之间设置有玻璃片。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述电极支架组件包括支撑箱体；

所述细胞培养区设置在所述支撑箱体内，且所述支撑箱体设置有观察口，透过所述观察口能够看到所述细胞通道；所述支撑箱体具有所述第二安装部，且所述第二安装部位于所述观察口的两侧。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述支撑箱体与所述电极之间设置有导电液管，所述导电液管与对应侧的所述细胞通道内的培养基液之间通过盐桥管连接。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述培养皿还包括扣设于所述皿体的第二盖体，且所述第二盖体开设有能够看到所述观察口的第二窗口。

本发明的有益效果为：

本发明提供的一种细胞微电场施加装置，包括培养皿、电极支架组件以及电极。培养皿包括皿体，且在皿体内具有细胞培养区，细胞培养区设置有具有培养基液的细胞通道。电极用于向位于细胞培养区内的细胞施加电场，使得细胞能够在细胞通道内迁移。电极支架组件安装在皿体内，电极支架组件具有第一安装部，第一安装部用于围绕细胞培养区安装；电极支架组件具有第二安装部，第二安装部用于连接电极。

该细胞微电场施加装置通过在培养皿的皿体中设置电极支架组件，并通过电极支架组件上的第一安装部将细胞培养区环绕起来，对细胞培养区内的培养基液形成保护作用，确保位于细胞培养区内培养基液不会外流，增加细胞培养区内电场的稳定性。同时还通过电极支架组件上第二安装部连接作用于细胞培养区内细胞的电极，便于电极的安装，进而将电极与培养皿组合在一起，增加电极安装的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的细胞微电场施加装置用第一种电极的轴测图；

图2为本发明实施例一提供的细胞微电场施加装置用第一种电极的爆炸图；

图3为本发明实施例一提供的细胞微电场施加装置用第二种电极的轴测图；

图4为本发明实施例一提供的细胞微电场施加装置用第二种电极的爆炸图；

图5为本发明实施例二提供的细胞微电场施加装置的示意图。

图标：10-培养皿；11-皿体；12-第一盖体；13-第二盖体；20-电极支架组件；21-支架框；22-电极座；23-支撑箱体；30-电极；41-细胞通道；51-盐桥部；52-盐桥管；61-导电液部；62-导电液管；121-第一窗口；122-导轨；123-遮挡件；131-第二窗口；211-限位部；221-安装通孔；222-安装卡槽；231-观察口；1231-安装孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

如图1-图4所示，本实施例提供的细胞微电场施加装置包括培养皿10、电极支架组件20以及连接于电极支架组件20的电极30；培养皿10包括具有细胞培养区的皿体11，细胞培养区设置有具有培养基液的细胞通道41，电极30用于向位于细胞培养区内的细胞施加电场，使得细胞能够在细胞通道41内迁移。电极支架组件20安装在皿体11内，电极支架组件20具有第一安装部，第一安装部用于围绕细胞培养区安装；电极支架组件20具有第二安装部，第二安装部用于连接电极30。

具体的，皿体11的横截面为圆形，在皿体11内设置有载玻片，细胞放置在载玻片上以形成细胞培养区。电极支架组件20安装在皿体11内，且通过第一安装部将细胞培养区环绕起来，以确保位于细胞培养区内的培养基液等物料不会从细胞培养区流出，进而确保细胞培养区内能够形成稳定的电场。同时，第二安装部用于连接电极30，以便于电极30向细胞培养区内的细胞施加电场，进而促使细胞在电场作用下变化。

该细胞微电场施加装置通过在培养皿10的皿体11中设置电极支架组件20，并通过电极支架组件20上的第一安装部将细胞培养区环绕起来，对细胞培养区内的培养基液形成保护作用，确保位于细胞培养区内培养基液不会外流，增加细胞培养区内电场的稳定性。同时还通过电极支架组件20上第二安装部连接作用于细胞培养区内细胞的电极30，便于电极30的安装，进而将电极30与培养皿10组合在一起，增加电极30安装的稳定性。

在本实施例可选的方案中，如图2和图4所示，电极支架组件20包括设置在皿体11内的支架框21和位于细胞培养区两侧的电极座22；支架框21环绕细胞培养区设置，电极座22滑动连接于支架框21，电极座22具有第二安装部。

具体的，支架框21呈长方形结构，载玻片位于支架框21形成的长方形范围内，且通过聚二甲基硅氧烷将载玻片固定在支架框21中，形成一种支架框21呈封闭环形设置在细胞培养区外侧的安装方式，进而通过支架框21限制载玻片在皿体11内的安装位置。同时，支架框21朝向载玻片的底面与支架框21的内侧壁共同形成第一安装部，确保位于细胞培养区内细胞培养基液以及导电液等不会外漏，进而确保细胞培养区内能够形成稳定的电流。

同时，在沿支架框21长度方向的两侧分别设置有电极座22，且两个电极座22能够分别沿支架框21的长度方向滑动。电极座22上设置有安装电极30的第二安装部，电极30通过该第二安装部固定在电极座22上，进而随着电极座22的滑动而同步移动，以调节电极30相对载玻片的位置。

其中，安装于电极座22的电极30能够根据实际需求进行更换不同的电极30，进而获得不同形态的电场，以查看细胞在不同形态的电场中的迁移运动，实现不同路径的细胞迁移。

请继续参考图2，优选的，当电极30采用柱状电极30时，第二安装部设置为安装通孔221，柱状电极30穿过安装通孔221固定，进而安装在电极座22上并作用于细胞培养区。

请继续参考图3，优选的，当电极30采用片状电极30时，第二安装部设置为安装卡槽222，片状电极30与安装卡槽222插接配合，进而安装在电极座22上并作用于细胞培养区。

需要补充的是，电极30的结构形状并不仅限制于呈柱状电极30或者片状电极30，故而第二安装部的结构也并不仅限制于呈安装通孔221或者安装卡槽222，其只要能够通过第二安装部将电极30固定安装在电极座22上即可，第一安装部的结构能够根据实际采用的电极30更换相适配的结构。

还需要补充的是，相对的两个电极座22能够相向滑动，也可以背向滑动，其只要能够将两个电极30分别置于合适的位置即可。

请继续参考图2和图4，在实际使用时，支架框21具有用于限制电极座22滑动范围的限位部211。

具体的，限位部211设置在支架框21沿自身长度方向的中部，呈长条状结构沿支架框21的宽度方向朝向两侧延伸，进而将支架框21分为两部分，以便于电极30的安装。电极30包括正电极30和负电极30，且正电极30和负电极30分别对应一个电极座22，电极座22沿支架框21的滑动能够调节正负电极30的位置。限位部211的设置对两个电极座22相向的滑动进行限位，以免两个电极座22相碰，使得正负电极30之间距离较近，效果不明显。

请继续参考图2和图4，在实际使用时，细胞培养区内还设置有位于细胞通道41两侧的导电液部61，导电液部61与对应侧的细胞通道41内的培养基液通过盐桥部51连接，电极30对应插入两侧的导电液部61。

具体的，第一通道部作为细胞迁移的通道，且在第一通道部的两端分别具有细胞培养基液。第一通道部通过聚二甲基硅氧烷形成，且第一通道部的尺寸选定需要考虑到预留出的观察空间以及目标电场值的大小。盐桥部51采用质量分数为1.5％的琼脂糖溶液和导电液溶剂，盐桥部51的一端伸入细胞培养基液中，盐桥部51的另一端伸入至导电液部61中。导电液部61则用于放置导电液，电极30伸入导电液部61中的导电液，以施加电流，促使导电液部61中的导电液解离，解离的离子能够通过盐桥部51移动至细胞培养基液中形成电流，细胞的细胞膜在细胞培养基液中能够解离形成电荷，进而在电极30施加的电场下发生迁移。

需要补充的是，形成第一通道部、形成盐桥部51以及形成导电液部61的材料并不仅仅限制于上述的材料，也可以是其他的材料，其只要能够实现细胞迁移过程中闭合回路的形成以及便于细胞在电场作用下迁移即可。

请继续参考图1-图4，优选的，培养皿10还包括扣设于皿体11的第一盖体12，且第一盖体12上开设有与细胞通道41相对应的第一窗口121，第一窗口121用于观测细胞通道41内的细胞迁移。

具体的，第一盖体12扣设在皿体11上，进而通过第一盖体12和皿体11组成完整的培养皿10。在第一盖体12上设置有第一窗口121，第一窗口121呈长方形，透过第一窗口121能够看到位于皿体11内的细胞通道41、盐桥部51和导电液部61，进而便于通过第一窗口121查看细胞在细胞通道41内的迁移状态。

请继续参考图1-图4，优选的，第一盖体12位于第一窗口121的两侧边缘处并沿细胞通道41的设置方向分别安装有导轨122，且导轨122滑动连接有用于遮挡第一窗口121的遮挡件123。

优选的，相对的导轨122之间滑动安装有遮挡件123，且遮挡件123具有用于电极30穿过的安装孔1231。电极30依次穿过安装孔1231和第二安装部以与电极座22固定。

具体的，在第一盖体12的顶面设置有相对的两个导轨122，且两个导轨122沿第一窗口121的长度方向延伸，且沿第一窗口121的宽度方向间隔排布。导轨122的横截面呈倒L型，L型导轨122的横边与第一盖体12形成用于滑动设置遮挡板或者玻璃板的滑动部，进而实现遮挡板或者玻璃板与导轨122的滑动配合，便于安装和拆卸。

其中，遮挡件123滑动安装在导轨122上，能够通过遮挡件123将第一窗口121在观察时无需使用的部分遮盖住，形成对位于细胞培养区中导电液部61以及盐桥部51的保护。电极30穿过安装孔1231实现与遮挡件123的安装配合，当电极30通过电极座22调节相对皿体11的位置时，电极30能够带动遮挡件123相对导轨122同步移动。

其中，遮挡件123上的安装孔1231能够根据电极30的形状选择适配的结构。遮挡件123能够设置为一块水平的薄板。

在实际使用时，遮挡件123的数目为两个；两个遮挡件123沿第二方向相对间隔设置，每个遮挡件123分别对应一个电极30。即一个电极30对应一个遮挡件123，故而两个遮挡件123相对设置，且两个遮挡件123随着各自对应的电极30同步移动。

在实际使用时，两个遮挡件123之间设置有玻璃片。

具体的，当电极30移动至适宜的位置后，在两个遮挡件123之间安装一块玻璃片，且玻璃片的两侧分别与对应侧的遮挡片搭接。

综上所述，该细胞微电场施加装置在使用时包括如下步骤：

准备工作：利用聚二甲基硅氧烷将载玻片与支架框21固定，并通过切割得到两个尺寸相同的盖玻片固定在载玻片上，进而形成一条细胞通道41；然后在细胞通道41的两端利用1.5％琼脂糖溶液形成与支架框21的内侧等宽的盐桥部51。电极座22滑动安装在支架框21上，并通过75％的酒精浸泡以及紫外线照射消毒灭菌。

接种细胞：在载玻片上的细胞通道41内接种成纤维细胞，并置于37摄氏度、二氧化碳浓度为5％的细胞培养箱中培养，贴壁更换培养液后，在细胞通道41的上方盖上玻璃片。

电场施加：向导电液部61注入导电液，将电极30固定在电极座22上，并与直流电源接通；同时，用电压表测定细胞培养区两端的电压并换算得出电场强度，根据电场强度调节电源电压值，以对置于培养箱中的细胞进行电刺激培养。

观察工作：间隔一段时间后，断开电极30与直流电源的连接，通过显微镜观察并拍照记录。然后循环电场施加步骤和观察工作。

实施例二

如图5所示，本实施例还提供一种细胞微电场施加装置，与实施例中的细胞微电场施加装置不同之处在于如下所述电极30架组件包括支撑箱体23，细胞培养区设置在支撑箱体23内，且支撑箱体23设置有观察口231，透过观察口231能够看到细胞通道41；支撑箱体23具有第二安装部，且第二安装部且位于观察口231的两侧。

具体的，支撑箱体23呈一个长方体结构，支撑箱体23的中部设置有沿支撑箱体23厚度方向贯穿的观察口231，以便于查看位于细胞培养区上的细胞通道41。在观察口231沿支撑箱体23长度方向的两侧分别设置第二安装部，便于连接电极30。

在实际使用时，支撑箱体23扣设在皿体11上，并通过聚二甲基硅氧烷将载玻片固定在支撑箱体23内，故而支撑箱体23与载玻片接触的底面围成细胞培养区，且支撑箱体23朝向载玻片和以及支撑箱体23的内侧壁共同形成第一安装部，以免位于细胞通道41内的培养基液从细胞培养区流出而降低电场的稳定性。

请继续参考图5，优选的，第一电极30靠近支撑箱体23的一端还设置有导电液管62，导电液管62与对应侧的细胞通道41内的培养基液之间通过盐桥管52连接。

具体的，第一安装部呈沿支撑箱体23的厚度方向贯穿的通孔，盐桥管52的一端与导电液管62连通，盐桥管52的另一端穿过通孔伸入至位于细胞通道41两侧的培养基液中。导电液管62远离盐桥管52的一端与电极30连通，便于电极30施加电压。

其中，通孔的底部沿支撑箱体23的厚度方向向上凹陷，进而便于第一安装部的形成，以确保细胞通道41内的培养基液不会外流，并形成用于培养基液存在的空间。

在实际使用时，盐桥管52为倒L型。

请继续参考图5，在一些实施例中，培养皿10还包括扣设于皿体11的第二盖体13，且第二盖体13开设有能够看到观察口231的第二窗口131。

具体的，第二盖体13扣设在皿体11上，进而将皿体11的敞口覆盖，以形成完整的培养皿10。同时，在第二盖体13上与支撑箱体23相对应的位置处设置有第二窗口131，第二窗口131沿支撑箱体23的长度方向延伸，且第二窗口131的宽度沿支撑箱体23的宽度方向延伸，进而不仅便于支撑箱体23相对培养皿10的安装，同时也便于通过第二窗口131看到观察口231，进而便于观察细胞通道41中细胞的迁移状态。

综上所述，该细胞微电场施加装置在使用时包括如下步骤：

准备工作：通过切割得到两个尺寸相同的盖玻片，并通过真空硅脂固定在载玻片上，进而形成一条细胞通道41。同时，向盐桥管52中灌入1.5％琼脂糖溶液，待其固化以备用。然后将电极30、导电液管62、盐桥管52、支撑箱体23以及载玻片在紫外灯照下消毒灭菌。

接种细胞：在载玻片上的细胞通道41内接种成纤维细胞，并置于37摄氏度、二氧化碳浓度为5％的细胞培养箱中培养，贴壁更换培养液后，在细胞通道41的上方盖上玻璃片。

电场施加：导电液管62和盐桥管52组装后，向导线液管中注入导电液，然后与电极30相连，进而形成盐桥管52、导电液管62以及电极30一体结构。通过电极30接入直流电源，并调节至合适的电压值，以对置于培养箱中的细胞进行电刺激培养。

观察工作：间隔一段时间后，断开电极30与直流电源的连接，通过显微镜观察并拍照记录。然后循环电场施加步骤和观察工作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。