LUMEGEN血管體外應(yīng)力培養(yǎng)系統(tǒng)

系統(tǒng)應(yīng)用背景 
血液動力學(xué)在血管重建中起著重要作用，應(yīng)力對血管重建的影響越來越受到重視。在正常生理環(huán)境中，動脈血管始終處于血壓和血流的作用下。血壓和血流所引起 的機械應(yīng)力，即周向應(yīng)力和切應(yīng)力，始終作用于血管壁。當(dāng)這些機械應(yīng)力發(fā)生改變時，就會導(dǎo)致血管產(chǎn)生功能和結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性變化。這方面的研究常采用兩種實驗?zāi)Ｐ?，即人工?fù)制的動物模型與細(xì)胞培養(yǎng)模型。動物模型可以有效地研究在體血管重建與應(yīng)力的關(guān)系。然而，利用動物模型在體區(qū)分應(yīng)力與神經(jīng)、體液因素的影響卻比較困難，也不易人為控制各種實驗條件，不利于充分理解應(yīng)力對血管重建的影響。體外的細(xì)胞培養(yǎng)模型可以簡便有效地控制實驗條件，在研究血液動力學(xué)環(huán)境對血管壁細(xì)胞新陳代謝的影響方面發(fā)揮著重要作用。LUMEGEN血管體外應(yīng)力培養(yǎng)系統(tǒng)可以模擬出更接近在體狀態(tài)， 同時又消除了在體神經(jīng)及體液因素對血管活動的影響，易于有效控制單一的實驗條件。LUMEGEN系統(tǒng)是*新的血管體外應(yīng)力培養(yǎng)裝置及培養(yǎng)系統(tǒng)。LUMEGEN系統(tǒng)不僅能模擬在體狀態(tài)下血流的周期性脈動， 還能模擬不同壓力下血液對血管壁細(xì)胞的刺激效應(yīng)，進而方便研究人員研究流體切應(yīng)力大小及對血管壁細(xì)胞的影響。 
系統(tǒng)及運行原原理介紹
LUMEGEN血管體外應(yīng)力培養(yǎng)系統(tǒng)是一種**設(shè)計的血管體外培養(yǎng)裝置，該裝置可幫助科研人員進行應(yīng)變下體外培養(yǎng)動脈的蛋白組學(xué)、分子信號傳導(dǎo)、體外培養(yǎng)血管中膜平滑肌細(xì)胞基因表達的影響、主動脈瘤患者主動脈瓣閉鎖和其他遺傳性**的細(xì)胞和分子機制、不同壓力條件對體外培養(yǎng)動脈中膜平滑肌細(xì)胞增殖與凋亡的影響、血管內(nèi)皮細(xì)胞在體外應(yīng)力培養(yǎng)前后的形態(tài)學(xué)分析等一系列高等級的研究。 
LUMEGEN血管體外應(yīng)力培養(yǎng)系統(tǒng)提供了多種不同外徑尺寸的血管連接管來與不同內(nèi)徑大小的血管進行連接，連接管添加密封圈和緊固件加以適當(dāng)固定，這樣既解決了血管、血管連接管和培養(yǎng)槽的連接及固定的同軸性問題，又解決了密封問題。 


圖1 LUMEGEN血管體外應(yīng)力培養(yǎng)裝置 


圖2激光測位儀用來實時測量出血管的外徑 
 

圖3 LUMEGEN血管體外應(yīng)力培養(yǎng)裝置的同軸血管培養(yǎng)裝置

圖4 LUMEGEN系統(tǒng)可以并行連接多達六個不同的同軸血管培養(yǎng)裝置
其中所有管道和組件都可以通過高溫?zé)o菌**，在超凈臺中進行組合安裝。系統(tǒng)在使用的過程中，整個血管體外應(yīng)力培養(yǎng)系統(tǒng)可以放置在培養(yǎng)箱中，按照規(guī)定的溫度和氣體氛圍來進行培養(yǎng)。血管內(nèi)壓力的控制通過血管應(yīng)力控制器中的壓力傳感器和緩沖瓶上的氣體調(diào)節(jié)閥來控制。流量檢測和控制是通過血管應(yīng)力控制器中的流量傳感器的檢測和恒流泵的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。培養(yǎng)槽內(nèi)的血管的培養(yǎng)外液通過空氣過濾器來與外界進**體交換。? 在實驗的過程中可以根據(jù)安裝在血管上的激光測微儀（包括激光源和感光器）來實時測量出血管的外徑。 

主要應(yīng)用領(lǐng)域案例
1.應(yīng)變下體外培養(yǎng)動脈的蛋白組學(xué)、分子信號傳導(dǎo)研究 
2.體外培養(yǎng)血管中膜平滑肌細(xì)胞基因表達的影響 
3.主動脈瘤患者主動脈瓣閉鎖和其他遺傳性**的細(xì)胞和分子機制 
4.不同壓力條件對體外培養(yǎng)動脈中膜平滑肌細(xì)胞增殖與凋亡的影響 
5.血管內(nèi)皮細(xì)胞在體外應(yīng)力培養(yǎng)前后的形態(tài)學(xué)分析 
6.頸總動脈及人隱靜脈進行流體作用下的血管體外培養(yǎng)分析 
7.脈動性高壓力作用下體外培養(yǎng)頸總動脈的收縮反應(yīng) 
8.體外高壓和低壓培養(yǎng)后動脈結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能分析 
9.體外高壓培養(yǎng)進行血管平滑肌細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)產(chǎn)生SDF-1α促進動脈硬化過程分析 
10.體外培養(yǎng)的高血壓病動脈平滑肌細(xì)胞端粒酶活性檢測
主要參數(shù)
1.壓力控制范圍：0-200 mmHg
2.低速流體流量控制范圍：1-100 mL/min
3.高速流體流量控制范圍：100 - 800 mL/min
4.血管連接管外徑：2 - 6 mm （2,3,4,5,6mm）
5.血管連接管長度控制：10- 60 mm
6.波形控制：正弦波形（自定義振幅和時間）
7.無菌培養(yǎng)室體積：60毫升 
8.Growthworks®控制系統(tǒng)軟件：多波形控制，數(shù)據(jù)采集和多電機運行控制。

另外世聯(lián)博研公司代理InBreath經(jīng)濟型中空組織器官血管應(yīng)力培養(yǎng)生物反應(yīng)系統(tǒng)

中空器官生物反應(yīng)器是一個旋轉(zhuǎn)的，雙室的生物反應(yīng)器，它可以作為一個獨立的設(shè)備被置于培養(yǎng)箱用于氣體和溫度控制。系統(tǒng)配有不同型號的樣品支架，管狀基質(zhì)的兩個表面可以用于細(xì)胞接種和培養(yǎng)，可以培養(yǎng)種類不同的或型號不同的中空組織并且其縱軸的支架可以進行旋轉(zhuǎn)運動，使培養(yǎng)基混合均勻，增加氧合和質(zhì)量傳遞。系統(tǒng)配有一種聚合培養(yǎng)小室，整個培養(yǎng)過程均在此小室中進行，并且腔內(nèi)和腔外流動通路可以被連接或獨立，應(yīng)用范圍廣泛，吸氣生物反應(yīng)器適合再生管狀中空器官如氣管、支氣管、血管、食道和腸等。

2.系統(tǒng)特點 
（1） 培養(yǎng)小室和支架有不同的型號，使用比較靈活，可以培養(yǎng)種類不同的或型號不同的中空組織。

（2） 支架的縱軸可以旋轉(zhuǎn)，使培養(yǎng)基混合均勻，增加氧合和質(zhì)量傳遞。

（3）體積小，節(jié)省空間，操作簡單，使用方便。

（4）ORCA控制器和氣體監(jiān)測系統(tǒng)可監(jiān)測氣體濃度，如CO2，O2和pH值。

（5）反應(yīng)器組成部分均可拆卸，可以利用實驗室常規(guī)方法如高壓**以及環(huán)氧乙烷和等離子體**方法進行**。 
（6）應(yīng)用范圍廣泛，適合再生管狀中空器官如氣管、支氣管、血管、食道和腸等，可以用于研究物理和化學(xué)刺激。

3.應(yīng)用范圍 
中空器官生物反應(yīng)器由4個主要部分組成：培養(yǎng)小室、電機、樣品支架、控制器。其組成部分是生物相容性材料，可有普通的實驗室方法如高壓**以及環(huán)氧乙烷和等離子體**方法進行**。培養(yǎng)小室和支架有不同的型號，使用比較靈活，可以培養(yǎng)種類不同的或型號不同的中空組織。應(yīng)用范圍廣泛，適合再生管狀中空器官如氣管、支氣管、血管、食道和腸等。
應(yīng)用案例：A double-chamber rotating bioreactor for the development of tissue-engineered hollow organs: From concept to clinical trial
此案例應(yīng)用中空器官生物反應(yīng)器培養(yǎng)器官用于移植，并跟蹤觀察。 

病人器官植入后進行2個月移植活檢。淺表部分（A）和深段（B）三色**組織學(xué)（20X）：綠色，細(xì)胞角蛋白5和8;紅色，膠原蛋白II;藍(lán)色，DAPI（核）。活的上皮細(xì)胞（綠色）的片材示于（A）中（箭頭），以及許多活的的軟骨細(xì)胞（紅色）顯示在（B）中。雙色**組織學(xué)（C;20×）表示上皮細(xì)胞（綠色），MHC II類（紅：抗原呈遞細(xì)胞，內(nèi)皮）。該上皮（綠色）已與一個發(fā)達微血管關(guān)聯(lián)（箭頭，紅）。深活檢蘇木和伊紅圖像（D;20×），顯示早期血管重建（箭頭）。 
Histology of graft biopsies taken by bronchoscopy two months after implantation in a patient. Superficial section (A) and deep section (B) three-colour immunofluorescence histology (20x): green, cytokeratins 5 and 8; red, collagen II; blue, DAPI (nuclei). A sheet of viable epithelial cells (green) is shown in (A) (arrows), and many viable chondrocytes (red) are shown in (B). Two-colour immunofluorescence histology (C; 20 x) showing epithelial cells (green), MHC class II (red: antigen-presenting cells, endothelium).The epithelium (green) is already associated with a well-developed microvasculature (arrows, red). Haematoxylin and eosin image of deep biopsy (D; 20 x) showing early revascularization (arrows).

5.主要參數(shù) 
 
6.參考文獻 
1. P Macchiarini, P Jungebluth, T Go, M A Asnaghi, L E Rees, T A Cogan, A Dodson, J Martorell, S Bellini, P P Parnigotto, S C Dickinson, A P Hollander, S Mantero, M T Conconi, M A Birchall. Clinical transplantation of a tissue-engineered airway. Lancet 2008;372(9655):2023–30. 
2. M A Asnaghi, P Junglebuth, M T Raimondi, S C Dickinson, L E Rees, T Go, T Cogan, A Dodson, P P Parnigotto, A P Hollander, M A Birchall, M T Conconi, P Macchiarini, S Mantero. A double-chamber rotating bioreactor for the development of tissue-engineered hollow horgans: from concept to clinical trial. Biomaterials 2009;30(2009):5260-5269