專利名稱：細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中的實驗設備的制作方法
技術領域：
本實用新型提供一種細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中的實驗設備。
背景技術：
隨著納米材料在全世界廣泛應用，進而帶來納米材料的顆粒物對于生物的潛在危害也日益突顯，研究納米顆粒對于生物具體有哪些危害以及危害的程度如何是ー個世界性的難題，為此在學術界逐步引起關注，開始研究用人為模擬方法進行經皮膚、經ロ、滴鼻經 呼吸道對實驗動物進行染毒實驗，由于納米材料小到足以輕易穿透細胞膜，所以更加貼近的研究方法為細胞直接暴露在納米顆粒氣溶膠中的研究。由于目前尚無專門進行細胞在納米顆粒氣溶膠中暴露的專門方法和模擬實驗設備，類似納米暴露試驗只能簡單進行對實驗動物試驗。由于動物的個體差異性和不確定因素也嚴重影響實驗的準確性，不能精確、嚴謹提供實驗數據，同時由于沒有密封環境，納米顆粒氣溶膠還存在一定的感染風險，嚴重的會威脅到實驗人員的健康。再加上動物福利和保護方面要求采用更加精細化的細胞替代方法而抵制動物試驗，從而制約了相關領域研究的發展。因此設計開發ー種細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中的實驗方法和設備就成為當前緊迫的需要。
發明內容為解決上述問題，本實用新型的目的是提供一種細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中的實驗設備，為科學研究納米顆粒氣溶膠對于生物的危害和影響提供一種在實驗中能夠準確控制特定納米顆粒氣溶膠的實驗設備，能有效的預防和消除可能存在的納米顆粒物氣溶膠污染擴散的安全隱患，保障了實驗操作人員的健康。可以廣泛的應用在納米材料研究、相關疾病預防控制、生物危害的病理、藥理等多個領域的科學研究中。為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是提供一種細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中的實驗設備，其中該實驗設備包括有一個密閉的玻璃腔室，玻璃腔室內上部設有密封氣體擴散腔，密封氣體擴散腔連通空氣源和ニ氧化碳氣源，所述玻璃腔室內下部設有ー個網狀平臺及ー個氣體收集腔，氣體收集腔下端連接有納米材料吸收處理器，網狀平臺上放置連接有電子控溫裝置的培養液盒體，培養液盒體內放置有細胞膜板，密封氣體擴散腔下端連接有穿過密封氣體擴散腔的金屬空心管，金屬空心管與培養液盒體之間設有金屬電極圈，在密封氣體擴散腔上部通過調節螺母調節金屬空心管能夠上下移動，在密封氣體擴散腔上部通過軟管分別固定連接有帶精確注射泵的注射針管，一個高壓電發生器接220伏特電源，輸出的可調節高壓有陽極和陰極兩個電極，其中的一個電極通過導線與連接金屬電極圈相連，另ー個電極通過導線與金屬空心管相連，玻璃腔室底部ー側裝有ー個密封門。本實用新型的效果是采用該設備對細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中進行實驗，可以安全準確的提供進行細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中的實驗設備及其實驗方法，首先使其安全性良好，它密閉的腔體、氣體擴散系統、氣體收集系統和專業設計的納米材料吸收處理器既可以將實驗細胞維持在特定氣體環境中正常生存又能夠確保納米氣溶膠不被泄漏進而造成對操作人員和環境的危害。其次利用高壓放電原理和精確注射泵組成的電暈場氣化納米顆粒氣溶膠能夠保證實驗是能夠使分散均勻的納米顆粒氣溶膠來對實驗細胞進行暴露染毒實驗，大大提高了實驗的精度和準確性。第三是有精確控制溫度和提供細胞培養液的細胞生存基礎，保證實驗細胞除了暴露在納米顆粒氣溶膠這ー個影響カ因素之外，其他條件都符合正常生存條件。從根本上消除了實驗中其他干擾因素，為科學評估實驗結果提供了保證。第四由于使用試驗細胞就可以直接進行暴露染毒實驗而不用實驗動物可以更加符合世界水平的減少動物試驗和保護動物福利的替代原則，也可以大大簡化試驗的復雜程度，更加減少試驗成本，由于納米材料小到足以輕易穿透細胞膜，所以更加貼近的研究方法，提聞試驗的針對性和精確性。本實用新型細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中的實 驗設備為細胞在納米顆粒氣溶膠中暴露的科學研究，也為現代納米材料科學、納米毒理學、職業衛生與環境保護、生理學、藥理學、醫藥衛生學等領域提供了更加安全、便捷、可靠、科學、嚴謹、精確、專業的模擬實驗設備。

圖I為本實用新型設備的結構示意圖；圖2為本實用新型結構中細胞暴露在納米顆粒氣溶I父中的局部結構不意圖。圖中I、玻璃腔室2、密封氣體擴散腔 3、空氣源 4、ニ氧化碳氣源5、調節螺母6、軟管7、注射針管 8、注射泵9、高壓電發生器10、金屬電極圈U、密封門 12、網狀平臺13、納米材料吸收處理器14.氣體收集腔15、培養液盒體16、電子控溫裝置17、細胞膜板18、金屬空心管19、實驗細胞20、細胞培養液21、電暈場22、納米顆粒氣溶膠
具體實施方式
結合附圖及實施例對本實用新型的細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中的實驗設備結構加以說明。如圖1、2所示，本實用新型的細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中的實驗設備，該實驗設備包括有一個密閉的玻璃腔室1，玻璃腔室I內上部設有密封氣體擴散腔2，所述密封氣體擴散腔2是由多孔材料制成空心腔餅狀體。密封氣體擴散腔2連通空氣源3和ニ氧化碳氣源4，所述玻璃腔室I內下部設有ー個網狀平臺12及一個氣體收集腔14，氣體收集腔14下端連接有納米材料吸收處理器13，網狀平臺12上放置連接有電子控溫裝置16的培養液盒體15，培養液盒體15內放置有細胞膜板17，密封氣體擴散腔2下端連接有穿過密封氣體擴散腔2的金屬空心管18，金屬空心管18與培養液盒體15之間設有金屬電極圈10，在密封氣體擴散腔2上部通過調節螺母5調節金屬空心管18能夠上下移動，在密封氣體擴散腔2上部通過軟管6分別固定連接有帶精確注射泵8的注射針管7，一個高壓電發生器9接220伏特電源，輸出的可調節高壓有陽極和陰極兩個電極，其中的一個電極通過導線與連接金屬電極圈10相連，另ー個電極通過導線與金屬空心管18相連，玻璃腔室I底部ー側裝有ー個密封門12。所述培養液盒體15采用金屬材料制作的碗狀結構，碗狀結構內的空間能夠安放細胞膜板17，并且在細胞膜板17下部留有培養液的空間。所述培養液盒體15及金屬電極圈18均被固定在絕緣材料制作的架子上，能夠防止漏電傷人及耐受高壓放電造成的電離腐蝕，金屬空心管18上端連接有耐腐蝕絕緣材料做成的空心軟管6，經空心軟管6連通精確注射泵8內的注射器針管7。 所述高壓電發生器9中的高電壓調節裝置將輸出電壓控制在O — 30kv范圍內，高壓電發生器9的陽極輸出通過導線連接到金屬電極圈10，高壓電發生器9的陰極輸出通過導線連接金屬空心管18的向下尖嘴，或將高壓電發生器9的陰極輸出通過導線連接金屬電極圈10，高壓電發生器9的陽極輸出通過導線連接金屬空心管18的向下尖嘴，形成電暈場 21。本實用新型的細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中的實驗設備功能是這樣實現的接通電源，將在密閉的玻璃腔室上部的由電子程序控制提供的新鮮的空氣和ニ氧化碳氣體混合，保持定量送入到玻璃腔室I內通過ー個多孔材料做成內部餅狀空心腔體結構的密封氣體擴散腔2，將混合氣體擴散出來均勻分布給玻璃腔室I內充滿整個內部空間后保證細胞的生存環境要求，從上向下流動的氣體收集到下部氣體收集腔14進入納米材料吸收處理器13，以便于將暴露用過的含有納米顆粒的氣體順利吸附過濾后安全排出。根據不同納米顆粒溶液電化學特性可以將高壓電發生器9的陽極輸出連接ー個金屬電極圈10，高壓電發生器9的陰極電極連接金屬空心管18向下的尖嘴，形成上陰下陽的結構，也可以相反安裝形成上陽下陰的結構。然后調節金屬空心管18上邊的調節螺母5。根據濃度的要求使金屬空心管18下端尖嘴和金屬電極圈10中心點之間的不同距離，濃度要求越高距離則越大，最后開啟高壓電發生器9，并根據上述調好的金屬空心管18下端尖嘴和金屬電極圈10中心點的距離，調節出所需要的高電壓數值，使之能夠產生最合適的電暈場21。將實驗用的納米顆粒溶液吸入注射針管7后放入精確注射泵8內，按照所需要的濃度要求設定好精確注射泵8的注射速度和運行時間，然后連接到軟管6再到金屬空心管18的上端，開始時運行精確注射泵8勻速提供納米顆粒溶液，通過軟管6提供給入的納米顆粒溶液注入金屬空心管18上端到金屬空心管18下端尖嘴輸出，在電暈場21作用下，納米顆粒溶液急速氣化的氣溶膠在重力作用下均勻散落在細胞膜板17上表面的實驗細胞19上，對其進行暴露染毒實驗直到運行時間結束自動停止。實施例使用本實用新型進行細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中的實驗設備，實驗時提前準備好要暴露的已經培養好的帶有實驗細胞的細胞膜板17，配置好合適的細胞培養液20，溶解好的納米顆粒溶液22。接通電源，將在密閉的玻璃腔室I上部的密閉氣體擴散腔2提供新鮮的空氣和ニ氧化碳氣體的混合氣體，混合氣體輸入后很快從密閉氣體擴散腔2的多孔材料密布的細小圓孔的空心腔餅狀體中擴散出來，均勻分布給玻璃腔室I內保持定量送入到玻璃腔室內充滿整個內部空間后，從密閉氣體擴散腔2下部氣體收集腔14經過納米材料吸收處理13后安全排出，以保證細胞生存環境要求，以便于將暴露用過的含有納米顆粒的氣體順利吸附過濾后安全排出。開啟玻璃腔室I 一側設于正中間的密封門11，在網狀平臺12上放置好培養液盒體15，打開電子溫度控制裝16控制溫度在37攝氏度，井向培養液盒體15內注入一定容量的細胞培養液體20，然后將接種好實驗細胞的細胞膜，17放入已經注入好細胞培養液的小碗狀的培養液盒體15內，細胞培養液體20的容量應該能浸沒細胞膜板17下表面又不淹沒整個細胞膜板17，以保證細胞既可以不斷絕營養供應又可以暴露細胞在氣態的環境中，控溫系統使培養液盒體中小碗內的溫度始終保持在37攝氏度，以保證細胞正常生存溫度。關閉好密封門11，保持細胞生存在空氣與ニ氧化碳的混合氣體環境中，根據不同納米顆粒溶液電化學特性可以將其陽極輸出連接ー個金屬電極圈10，另ー個陰極電極連接 其正上方的尖嘴向下的金屬空心管18，形成上陰下陽的結構，也可以相反安裝形成上陽下陰的結構，然后調節金屬空心管18上邊的調節螺母5，根據濃度的要求使金屬空心管18下端尖部和金屬電極圈10中心點的不同距離，濃度要求越高其間距離越大。最后開啟高壓電發生器9，并根據上述調好的距離調節所需要的高電壓數值，使之能夠產生最合適的電暈場21。將實驗用的納米顆粒溶液吸入注射針管7后放入精確注射泵8內，按照所需要的濃度要求設定好精確注射泵8的注射速度和運行時間，然后連接到軟管6再到金屬空心管18上端，運行開始時精確注射泵8勻速提供納米顆粒溶液22，通過軟管6注入到金屬空心管18上端再到金屬空心管18下端尖嘴輸出，在電暈場21作用下，納米顆粒溶液22急速氣化的氣溶膠在重力作用下均勻散落在細胞膜板17上表面的實驗細胞19上對其進行暴露染毒實驗直到運行時間結束。關閉高壓電發生器9和精確注射泵8，切斷高壓電源和納米顆粒溶22的供應，仍然打開著電子溫度控制裝置16，繼續保持培養液盒體15控制溫度在37攝氏度，同時提供新鮮空氣和ニ氧化碳混合氣體一段時間后，開啟密封門11，取出細胞膜17，對實驗細胞進行相關科學檢測和分析進而獲得實驗結果。
權利要求1.一種細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中的實驗設備，其特征是該實驗設備包括有一個密閉的玻璃腔室(I)，玻璃腔室(I)內上部設有密封氣體擴散腔(2 )，密封氣體擴散腔(2 )連通空氣源(3)和二氧化碳氣源(4)，所述玻璃腔室(I)內下部設有一個網狀平臺(12)及一個氣體收集腔(14)，氣體收集腔(14)下端連接有納米材料吸收處理器(13)，網狀平臺(12)上放置連接有電子控溫裝置(16)的培養液盒體(15)，培養液盒體(15)內放置有細胞膜板(17)，密封氣體擴散腔(2)下端連接有穿過密封氣體擴散腔(2)的金屬空心管(18)，金屬空心管(18)與培養液盒體(15)之間設有金屬電極圈(10)，在密封氣體擴散腔(2)上部通過調節螺母(5)調節金屬空心管(18)能夠上下移動，在密封氣體擴散腔(2)上部通過軟管(6)分別固定連接有帶精確注射泵(8 )的注射針管(7 )，一個高壓電發生器(9 )接220伏特電源，輸出的可調節高壓有陽極和陰極兩個電極，其中的一個電極通過導線與連接金屬電極圈(10)相連，另一個電極通過導線與金屬空心管(18)相連，玻璃腔室(I)底部一側裝有一個密封門(12)。
2.根據權利要求I所述的細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中的實驗設備，其特征是所述密封氣體擴散腔(2 )是由多孔材料制成空心腔餅狀體。
3.根據權利要求I所述的細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中的實驗設備，其特征是所述培養液盒體(15)采用金屬材料制作的碗狀結構，碗狀結構內的空間能夠安放細胞膜板(17)，并且在細胞膜板(17)下部留有培養液的空間。
4.根據權利要求I所述的細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中的實驗設備，其特征是所述高壓電發生器(9)中的高電壓調節裝置將輸出電壓控制在0-30kv范圍內，高壓電發生器(9)的陽極輸出通過導線連接到金屬電極圈(10)，高壓電發生器(9)的陰極輸出通過導線連接金屬空心管(18)的向下尖嘴，或將高壓電發生器(9)的陰極輸出通過導線連接金屬電極圈(10)，高壓電發生器(9)的陽極輸出通過導線連接金屬空心管(18)的向下尖嘴，形成電暈場(21)。
5.根據權利要求I所述的細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中的實驗設備，其特征是所述培養液盒體(15)及金屬電極圈(18)均被固定在絕緣材料制作的架子上，能夠防止漏電傷人及耐受高壓放電造成的電離腐蝕，金屬空心管(18)上端連接有耐腐蝕絕緣材料做成的空心軟管(6)，經空心軟管(6)連通精確注射泵(8)內的注射器針管(7)。
專利摘要本實用新型提供一種細胞暴露在納米顆粒氣溶膠中的實驗設備，該實驗設備中密閉的玻璃腔室上部有氣體擴散腔提供空氣和二氧化碳混合氣源，下部氣體收集腔連接納米材料吸收處理器，玻璃腔室底部一側裝有密封門，內有網狀平臺上放置可控溫度的培養液盒體用來盛放細胞培養液和細胞膜板，高壓電發生器的電極連接金屬電極圈及金屬空心管，金屬空心管上端有軟管通向精確注射泵提供定量給入的納米顆粒溶液，高壓放電將送入的納米溶液氣化成氣溶膠對細胞進行暴露試驗。本實用新型有益效果是在醫學研究中提供了安全、方便又能精確定量控制的細胞納米顆粒氣溶膠暴露的實驗設備，用于納米材料學、納米毒理學、醫藥、衛生與環境保護等領域。
文檔編號C12M1/38GK202576428SQ2012202427
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月28日 優先權日2012年5月28日
發明者范維林, 張茹, 羨麗艷, 張貴祥 申請人:天津開發區合普工貿有限公司