LUMEGEN血管體外應力培養(yǎng)系統(tǒng)

系統(tǒng)應用背景 
血液動力學在血管重建中起著重要作用，應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 的機械應力，即周向應力和切應力，始終作用于血管壁。當這些機械應力發(fā)生改變時，就會導致血管產生功能和結構的適應性變化。這方面的研究常采用兩種實驗模型，即人工復制的動物模型與細胞培養(yǎng)模型。動物模型可以有效地研究在體血管重建與應力的關系。然而，利用動物模型在體區(qū)分應力與神經、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，不利于充分理解應力對血管重建的影響。體外的細胞培養(yǎng)模型可以簡便有效地控制實驗條件，在研究血液動力學環(huán)境對血管壁細胞新陳代謝的影響方面發(fā)揮著重要作用。LUMEGEN血管體外應力培養(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胞的刺激效應，進而方便研究人員研究流體切應力大小及對血管壁細胞的影響。 
系統(tǒng)及運行原原理介紹
LUMEGEN血管體外應力培養(yǎng)系統(tǒng)是一種**設計的血管體外培養(yǎng)裝置，該裝置可幫助科研人員進行應變下體外培養(yǎng)動脈的蛋白組學、分子信號傳導、體外培養(yǎng)血管中膜平滑肌細胞基因表達的影響、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)動脈中膜平滑肌細胞增殖與凋亡的影響、血管內皮細胞在體外應力培養(yǎng)前后的形態(tài)學分析等一系列高等級的研究。 
LUMEGEN血管體外應力培養(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無菌**，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)。血管內壓力的控制通過血管應力控制器中的壓力傳感器和緩沖瓶上的氣體調節(jié)閥來控制。流量檢測和控制是通過血管應力控制器中的流量傳感器的檢測和恒流泵的轉速來實現(xiàn)。培養(yǎng)槽內的血管的培養(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。 

主要應用領域案例
1.應變下體外培養(yǎng)動脈的蛋白組學、分子信號傳導研究 
2.體外培養(yǎng)血管中膜平滑肌細胞基因表達的影響 
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)動脈中膜平滑肌細胞增殖與凋亡的影響 
5.血管內皮細胞在體外應力培養(yǎng)前后的形態(tài)學分析 
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 
8.體外高壓和低壓培養(yǎng)后動脈結構和力學性能分析 
9.體外高壓培養(yǎng)進行血管平滑肌細胞凋亡誘導產生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)據采集和多電機運行控制。

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

中空器官生物反應器是一個旋轉的，雙室的生物反應器，它可以作為一個獨立的設備被置于培養(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，管狀基質的兩個表面可以用于細胞接種和培養(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運動，使培養(yǎng)基混合均勻，增加氧合和質量傳遞。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，并且腔內和腔外流動通路可以被連接或獨立，應用范圍廣泛，吸氣生物反應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，使培養(yǎng)基混合均勻，增加氧合和質量傳遞。

（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刺激。

3.應用范圍 
中空器官生物反應器由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
此案例應用中空器官生物反應器培養(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（20X）：綠色，細胞角蛋白5和8;紅色，膠原蛋白II;藍色，DAPI（核）?；畹纳掀ぜ毎ňG色）的片材示于（A）中（箭頭），以及許多活的的軟骨細胞（紅色）顯示在（B）中。雙色**組織學（C;20×）表示上皮細胞（綠色），MHC II類（紅：抗原呈遞細胞，內皮）。該上皮（綠色）已與一個發(fā)達微血管關聯(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