一种基于微型数控活细胞培养室构建的细胞缺氧环境系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物医学实验技术领域，具体涉及一种基于微型数控活细胞培养室构建的细胞缺氧环境系统。
【背景技术】
[0002]O2是维持细胞生命活动中不可缺少的必须因素，它是细胞有氧呼吸作用中不可缺少的参与物。与有氧状态相比，处于缺氧环境下的细胞中，许多基因的转录和表达均能够发生一定程度的变化，如葡萄糖转运蛋白-1 (GLUT-1)、血管内皮生长因子(VEGF)、内皮素-1 (EDN-1)、红细胞生成素(EPO)、癌基因及抑癌基因等，因此，研究细胞在缺氧微环境中相关基因的转录和表达的变化一直是细胞生物学、分子生物学以及生命科学领域的热点。例如，在缺氧环境下，肿瘤细胞的增殖、代谢、新生血管形成以及侵袭和转移相关研究，仍是肿瘤生理学研究的重点和热点。
[0003]目前，细胞或组织的缺氧培养主要应用的是缺氧培养箱，缺氧培养箱虽然空间较大，但存在以下问题:1)购买费用昂贵，常规配置较难，使得缺氧相关研究极大受限；2)培养箱体积较大，不易移动和携带；3)由于箱体较大,所以对N2、02等压缩气的消耗极大，运行成本较高；4)维护和维修不便，使得应用受限；5)在培养箱开关的过程中，箱体内的缺氧环境被打破，需要时间重新达到相应的缺氧环境，造成缺氧培养箱内培养的细胞或组织处于间歇往复式的缺氧环境，而非稳定的缺氧环境；6)不能对缺氧环境中细胞的生长和运动情况进行实时监控，极大限制了缺氧微环境下细胞研究的实时和动态信息。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种基于微型数控活细胞培养室的细胞缺氧环境系统构建方法，该方法能够为细胞或组织提供稳定的缺氧环境，且能够对缺氧环境中细胞的生长和运动状态进行实时定量的监控。
[0005]本发明提供的基于微型数控活细胞培养室的细胞缺氧环境系统构建方法，该缺氧环境主要包括缺氧培养盒、CO2压缩气及气路、O2与N2混合压缩气及气路，以及数控装置；其中，CO2压缩气、O2与N2混合压缩气分别通过气路与缺氧培养盒连接，数控装置通过传感器与缺氧培养盒连接。缺氧培养盒的外部尺寸为长X宽X高=16cmX10.5cmX3cm，内部尺寸为长X宽X高=14cmX9cmX2.5cm，培养盒壁中带有温度控制和湿度控制装置的感受器。缺氧培养盒盖的尺寸为长X宽X高=15cmX9.5cmX0.2cm，其上带有透明窗体，可用于缺氧环境下细胞生长和运动状态的实时监控，且其上带有温度控制装置的感受器。数控装置中O2的控制器用于控制O2与N2的混合气，通过调节CO2以及O2与N2混合气的比例以实现缺氧培养盒中的O2含量，实现缺氧环境的构建。缺氧培养盒中带有温度控制装置，可实现培养盒内保持细胞培养所需的温度。缺氧培养盒内带有湿度控制装置，可实现培养盒内保持细胞培养所需的湿度。所有气路带有无菌过滤装置，可实现细胞长期培养所需的无菌环境。所有气路带有加热装置，可将通入培养盒中的气体提前进行加热，可保持培养盒内的温度的稳定性。
[0006]本发明的优点有:
[0007](I)价格低廉，生产简单，只要在现有活细胞培养盒的基础上进行气路改装即可；
[0008](2)缺氧培养盒体积小，便于移动和携带；
[0009](3)缺氧培养盒体积小，气体消耗量小，运行成本大大降低，较为经济；
[0010](4)操作和使用简便，只需更换改变N2和O2混合压缩气的浓度，即可实现缺氧微环境中缺氧程度的改变，且精确操控，使用后只需更换气瓶，操作简单；
[0011](5)能够对缺氧微环境中细胞的生长和运动情况进行实时定量的监控。
[0012]本发明所建立缺氧环境的可行性和实用性评价:将胶质细胞接种于小皿中，置于缺氧培养盒中继续培养，固定时间后拍照，观察缺氧环境中细胞的生长状态。
【附图说明】
[0013]图1本发明提供的细胞缺氧环境系统的整体结构示意图，其中:1为缺氧培养盒盖，2为缺氧培养盒盒体，1、2上带有位置对应的透明窗体，用于实时监测；3为数字控制器，可同时控制缺氧培养盒的温度、湿度，CO2压缩气以及N2与O2混合压缩气的比例，精确控制培养盒内的O2浓度；4为温控气瓶，可对N2与O2混合压缩气进行加热，以保持缺氧盒温度稳定；5、6分别为CO2压缩气和N2与O2混合压缩气气瓶；7?12分别为各部件之间的连接线或气体管路。
[0014]图2本发明提供的缺氧培养盒的可行性和实用性表征，其中a图显示的是胶质细胞在缺氧培养盒中继续培养24小时后的生长状况，b图显示的是胶质细胞在缺氧培养盒中继续培养48小时后的生长状况，c图显示的是胶质细胞在缺氧培养盒中继续培养72小时后的生长状况。
【具体实施方式】
[0015]下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。
[0016]实施例1本发明的细胞缺氧环境系统
[0017]该细胞缺氧环境系统主要包括缺氧培养盒、CO2压缩气、O2与N2混合压缩气、气路、数控装置；其中，CO2压缩气、O2与N2混合压缩气分别通过气路与缺氧培养盒连接，数控装置通过传感器与缺氧培养盒连接。
[0018]实施例2
[0019]本发明提供的微型数控缺氧培养盒盒盖I和盒体2闭合，由数控装置分别控制盒盖和盒体的温度以及盒内的湿度，使得培养盒内部始终保持37°C以及95%的湿度。
[0020]缺氧培养系统工作时，先打开数控开关，使箱体内首先达到37°C，再分别打开CO2压缩气、N2与O2压缩气，通过数控装置调节气体比例，使得箱体内部达到所需的O2浓度，造成缺氧环境，如图1所示。
[0021]实施例3
[0022]将胶质细胞置于缺氧培养盒中培养固定时长进行缺氧盒可行性和实用性表征
[0023]将胶质细胞接种于小皿中，将小皿置于缺氧培养盒中继续培养，分别于24h、48h、72h后拍照，观察细胞的生长于增殖情况，如图2所示。
【主权项】
1.一种基于微型数控活细胞培养室构建的细胞缺氧环境系统，其特征在于:该细胞缺氧环境系统主要包括缺氧培养盒、CO2压缩气、O2与N2混合压缩气、气路、数控装置； 其中，CO2压缩气、O2与N2混合压缩气分别通过气路与缺氧培养盒连接，数控装置通过传感器与缺氧培养盒连接。
2.按照权利要求1所述的基于微型数控活细胞培养室构建的细胞缺氧环境系统，其特征在于:所述缺氧培养盒的外部尺寸为长X宽X高=16cmX10.5cmX3cm，内部尺寸为长X宽X高=14cmX9cmX2.5cm，培养盒壁中带有温度控制和湿度控制装置的感受器。
3.按照权利要求1所述的基于微型数控活细胞培养室构建的细胞缺氧环境系统，其特征在于:所述缺氧培养盒包括缺氧培养盒体和缺氧培养盒盖；该缺氧培养盒盖的尺寸为长X宽X高=15cmX9.5cmX0.2cm，其上带有透明窗体，可用于缺氧环境下细胞生长和运动状态的实时监控，且其上带有温度控制装置的感受器。
4.按照权利要求1所述的基于微型数控活细胞培养室构建的细胞缺氧环境系统，其特征在于:所述数控装置包括O2的控制器；该O2的控制器用于控制O2与N2的混合气，通过调节CO2以及O2与N2混合气的比例以实现细胞培养盒中的O2含量，实现缺氧环境的构建。
5.按照权利要求1所述的基于微型数控活细胞培养室构建的细胞缺氧环境系统，其特征在于:所述气路带有无菌过滤装置，可实现细胞长期培养所需的无菌环境。
6.按照权利要求1所述的基于微型数控活细胞培养室构建的细胞缺氧环境系统，其特征在于:所述气路带有加热装置，可将通入培养盒中的气体提前进行加热，可保持培养盒内的温度的稳定性。
【专利摘要】本发明提供了一种基于微型数控活细胞培养室构建的细胞缺氧环境系统。本发明在现有活细胞培养室的基础上，将N2更换为由O2和N2组成的混合气，并由数控装置控制CO2和O2与N2混合气的比例，能够精确控制培养室中的气体浓度。本发明与现有缺氧培养箱相比，操作便携简单，只需更换O2与N2混合气压缩气瓶，便可实现不同浓度缺氧环境的构建，且精度高，能够大大降低生产成本，解决了现有的缺氧培养箱消耗大，精度低的缺陷，且能够自主控制O2浓度，应用范围更广。
【IPC分类】C12M3-00, C12M1-36, C12M1-04
【公开号】CN104694389
【申请号】CN201310657138
【发明人】秦建华, 许慧
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月4日