一种细胞毒性培养测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种细胞毒性培养测试装置及方法，VOCs气体输送装置将VOCs以设定的速率输送至多孔结构骨架层内，本申请采用多孔结构骨架层、蛋白渗透薄膜层和细胞培养层模仿人肺泡的生理结构，通过骨架中的活性物质、卵磷脂、蛋白膜形式模仿肺泡细胞的生理环境，并通过此形式增强VOCs的溶解与通过性，实现VOCs与细胞的暴露接触，突破传统细胞培养技术中VOCs无法突破气血屏障的瓶颈，上层细胞培养皿中的培养基质使用蠕动泵进行内部循环，模仿血液循环，避免VOCs溶解过饱和导致的局部浓度不均衡问题。本发明专利技术通过仿生肺泡细胞结构，模拟VOCs呼吸暴露的真实情景，较现有的气体通过培养皿暴露方式测定的细胞毒性更接近真实值。露方式测定的细胞毒性更接近真实值。露方式测定的细胞毒性更接近真实值。

【技术实现步骤摘要】
一种细胞毒性培养测试装置及方法


[0001]本专利技术或专利技术属于环境与医学交叉
，涉及一种细胞毒性培养测试装置及方法。

技术介绍

[0002]空气污染导致的人体健康影响是当前困扰我国乃至全球的重要问题之一，如何精确测定污染物的人体毒性是空气污染研究以及医工交叉研究领域的重要课题。在各种人体影响研究中，基于细胞的体外模型具有周期快、效果好等优点而被广泛采用。对颗粒物污染而言，体外实验可以将颗粒物作为刺激剂进行培养后测定其细胞毒性；但对于气态污染物，尤其是近年来关注度较高的挥发性有机物(VOCs)，由于其较低的水溶性，无法突破气液屏障，因此传统的细胞培养装置无法测定VOCs类气体的细胞毒性。但VOCs气体中含有大量诸如苯系物等具有致癌、致畸、致突变物质，已被证明能通过呼吸系统进入人体，突破气血屏障进入肺部甚至血液循环，对人体产生显著伤害。因此，有必要设计一种可以突破气液屏障的细胞培养装置，用于精确测定VOCs类气体暴露对不同细胞的毒性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种细胞毒性培养测试装置及方法，以克服现有细胞培养装置无法测定VOCs类气体的细胞毒性的问题。
[0004]一种细胞毒性培养测试装置，包括仿生肺泡结构、VOCs气体输送装置和VOCs气体输出检测装置，仿生肺泡结构包括多孔结构骨架层、蛋白渗透薄膜层和细胞培养层，蛋白渗透薄膜层设置于多孔结构骨架层和细胞培养层之间，蛋白渗透薄膜层两端分别与多孔结构骨架层和细胞培养层贴合；VOCs气体输送装置和VOCs气体输出检测装置均连通于多孔结构骨架层内；细胞培养层内设置有细胞培养皿，细胞培养皿为中空管状结构。
[0005]优选的，仿生肺泡结构具体使用聚碳酸酯为骨架的多孔结构，多孔结构上负载表面活性物质。
[0006]优选的，表面活性物为磷脂或蛋白。
[0007]优选的，细胞培养皿采用玻璃材质制备的中空筒状结构，细胞培养皿通过气氛管路与细胞培养区的细胞培养气氛标准物源连接。
[0008]优选的，蛋白渗透薄膜层采用胶原蛋白与层粘连蛋白制备形成蛋白薄膜中间层，并在蛋白薄膜中间层两侧表面分别设置一层卵磷脂膜。
[0009]优选的，VOCs气体输送装置连接VOCs源。
[0010]优选的，VOCs源与多孔结构骨架层连接的管路上设置有VOCs进气浓度传感器及质量流量计。
[0011]优选的，VOCs气体输送装置包括VOCs出气管路，多孔结构骨架层通过VOCs出气管路连接至集气装置，VOCs出气管路上设置有VOCs出气浓度传感器及质量流量计。
[0012]优选的，细胞培养层设置有多个细胞培养皿，培养的细胞位于细胞培养皿内，每个
细胞培养皿设置一个循环管路，循环管路上设置有细胞培养液循环蠕动泵。
[0013]一种细胞毒性培养测试方法，包括以下步骤：
[0014]在仿生肺泡结构内通入细胞培养气氛标准物用以培养细胞；
[0015]通过VOCs气体输送装置向VOCs气体输送装置内通入VOCs气体，并记录通入VOCs气体浓度；
[0016]通过VOCs气体输出检测装置实时检查流出仿生肺泡结构的VOCs气体浓度，通过通入VOCs气体浓度与流出仿生肺泡结构的VOCs气体浓度差值获得扩散进入细胞培养基的VOCs量。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0018]本专利技术一种细胞毒性培养测试装置，VOCs气体输送装置将VOCs以设定的速率输送至多孔结构骨架层内，VOCs经多孔结构骨架层和蛋白渗透薄膜层进入细胞培养层内的细胞培养皿内，细胞在细胞培养皿内生长，本申请采用多孔结构骨架层、蛋白渗透薄膜层和细胞培养层模仿人肺泡的生理结构，通过骨架中的活性物质、卵磷脂、蛋白膜形式模仿肺泡细胞的生理环境，并通过此形式增强VOCs的溶解与通过性，实现VOCs与细胞的暴露接触，突破传统细胞培养技术中VOCs无法突破气血屏障的瓶颈，上层细胞培养皿中的培养基质使用蠕动泵进行内部循环，模仿血液循环，避免VOCs溶解过饱和导致的局部浓度不均衡问题。本专利技术通过仿生肺泡细胞结构，模拟VOCs呼吸暴露的真实情景，较现有的气体通过培养皿暴露方式测定的细胞毒性更接近真实值。
[0019]本专利技术通过模仿肺泡表皮细胞结构，突破气血屏障，保证VOCs与培养目标细胞的真实接触，并通过模拟血液循环的方式防止过量暴露和不均匀暴露导致的相关问题。仿生肺泡结构具有模块化特点，可用于单一细胞系培养和多细胞系共培养体系构建；通过进气口和出气口的流速、VOCs含量精确检测，可以实现VOCs暴露剂量的实时计算，有希望实现VOCs暴露毒性的在线检测。整个培养装置具有严格的气密性和数据记录与校正，保证实验数据真实可靠。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例中测试装置结构示意图。
[0021]图2为本专利技术实施例中测试装置立体结构示意图。
[0022]图3为本专利技术实施例中细胞培养层结构示意图。
[0023]图4为本专利技术实施例中蛋白渗透薄膜层结构示意图。
[0024]图5为本专利技术实施例中多孔结构骨架层结构示意图。
[0025]图中，1、细胞培养气氛进气管路；2、细胞培养层；3、蛋白渗透薄膜层；4、多孔结构骨架层；5、VOCs出气浓度传感器及质量流量计；6、VOCs出气管路；7、细胞培养气氛标准物源；8、细胞培养皿；10、VOCs进气管路；11、VOCs进气浓度传感器及质量流量计；12、吸附管浓缩样品；13、气瓶样品；14、气袋；15、循环管路；16、细胞培养液循环蠕动泵；17、培养的细胞；19、蛋白薄膜中间层；20、卵磷脂膜；21、多孔结构；22、表面活性物质。
具体实施方式
[0026]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的
附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0027]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0028]如图1所示，本专利技术一种细胞毒性培养测试装置，包括仿生肺泡结构、VOCs气体输送装置和VOCs气体输出检测装置，仿生肺泡结构包括多孔结构骨架层4、蛋白渗透薄膜层3和细胞培养层2，蛋白渗透薄膜层3设置于多孔结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种细胞毒性培养测试装置，其特征在于，包括仿生肺泡结构、VOCs气体输送装置和VOCs气体输出检测装置，仿生肺泡结构包括多孔结构骨架层(4)、蛋白渗透薄膜层(3)和细胞培养层(2)，蛋白渗透薄膜层(3)设置于多孔结构骨架层(4)和细胞培养层(2)之间，蛋白渗透薄膜层(3)两端分别与多孔结构骨架层(4)和细胞培养层(2)贴合；VOCs气体输送装置和VOCs气体输出检测装置均连通于多孔结构骨架层(4)内；细胞培养层(2)内设置有细胞培养皿(8)，细胞培养皿(8)为管状结构。2.根据权利要求1所述的一种细胞毒性培养测试装置，其特征在于，仿生肺泡结构具体使用聚碳酸酯为骨架的多孔结构(21)，多孔结构(21)上负载表面活性物质(22)。3.根据权利要求2所述的一种细胞毒性培养测试装置，其特征在于，表面活性物为磷脂或蛋白。4.根据权利要求1所述的一种细胞毒性培养测试装置，其特征在于，细胞培养皿(8)采用玻璃材质制备的中空筒状结构，细胞培养皿(8)通过气氛管路(1)与细胞培养区的细胞培养气氛标准物源(7)连接。5.根据权利要求1所述的一种细胞毒性培养测试装置，其特征在于，蛋白渗透薄膜层(3)采用胶原蛋白与层粘连蛋白制备形成蛋白薄膜中间层，并在蛋白薄膜中间层两侧表面分别设置一层卵磷脂膜(20)。6.根据权利要求1所述的一种细...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙健，彭泽志，彭勤，何昆，牛馨祎，牛晓峰，沈振兴，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：