肿瘤微血管自组装发生系统技术领域
本发明属于医学实验领域，尤其是涉及一种肿瘤微血管自组装发生系统。
背景技术
实体肿瘤生长是血管依赖性的，直径超过2mm的组织就需要血管供给营养。脑肿瘤
的血管发生也是一样。研究脑肿瘤的血管发生机制是研究肿瘤发生进展和靶向肿瘤血管的
抗肿瘤药物的重点，也是难点。难点在于没有理想的体外肿瘤血管发生的模型。
发明内容
本发明的目的在于提供肿瘤微血管自组装发生系统，能够解决上述问题中的至少
一个。
根据本发明的一个方面，提供了肿瘤微血管自组装发生系统，包括肿瘤微球柱和
脉动系统，肿瘤微球柱包括灌流柱和位于灌流柱内的肿瘤微球，灌流柱的两端均设有微孔
滤膜；脉动系统包括蠕动泵、脉冲活塞泵、旋转培养支架、储液瓶、氧合器、过滤器和缓冲瓶。
灌流柱、储液瓶、氧合器和缓冲瓶依次首尾连通，形成一个循环通道，储液瓶和缓
冲瓶当中主要存储有液体的培养基，缓冲瓶上连接有第一脉冲管路和第二脉冲管路，第一
脉冲管路上设有第一单向阀，第二脉冲管路上设有第二单向阀和第三单向阀，第一单向阀、
第二单向阀和第三单向阀的液流方向均为从缓冲瓶流向灌流柱，蠕动泵位于第一单向阀和
灌流柱之间，脉冲活塞泵与第二脉冲管路相连通，脉冲活塞泵位于第二单向阀和第三单向
阀之间，脉冲活塞泵作往复活塞运动。
第一脉冲管路和第二脉冲管路的末端均与灌流柱的入口相连通，灌流柱设置于旋
转培养支架上，旋转培养支架上设有电机，电机能够驱动灌流柱在旋转培养支架上进行旋
转动作。
灌流柱的出口与储液瓶相连通，储液瓶上还设有加样管，储液瓶的出口与氧合器
的入口相连接，氧合器的出口经由过滤器与缓冲瓶相连通。
其有益效果是，工作过程当中，首先打开蠕动泵开始灌流，缓冲瓶内的流体经由第
一脉冲管路形成流体的循环，此时的流体是稳流的，保持整个系统培养的循环。同时，另外
打开脉冲活塞泵，由于脉冲活塞泵是作往复活塞运动的，当脉冲活塞泵做抽取操作时，缓冲
瓶内流体经由第二脉冲管路顺向通过第一单向阀，然后脉冲活塞泵做反向的推注操作，流
体此时被第一单向阀反向阻挡了，只能经由第二单向阀顺向通过，此时对于灌流柱而言，会
突然脉冲式地涌入更多的液体，给灌流柱中的肿瘤微球体施加液流和流体剪切力；结合模
拟肺部换气装置的氧合器供给氧气去除二氧化碳，最终模拟出体内肿瘤微血管的发生的情
形。液体经由灌流柱回流到储液瓶，储液瓶上的加样管可以用于添加一些其它物质，例如药
物、生长因子、血管发生因子、新鲜培养基等，氧合器可以把系统当中的CO2排除，加入新鲜
无菌氧气，模拟肺的功能，达到换气目的。
在一些实施方式当中，缓冲瓶和灌流柱之间设有压力表，灌流柱和储液瓶之间设
有调压阀。其有益效果是，在灌流的过程当中，可以根据压力表读数了解系统液体压力，从
而通过调压阀调整系统液流压力。
在一些实施方式当中，微孔滤膜的孔径为0.22μm。其有益效果是，这个孔径刚好可
以通过脉冲液流，但可以防止细胞通过和流失。
在一些实施方式当中，肿瘤微球的制备方法是由三轴同轴针头制得，三轴同轴针
头的三层分别连接到第一注射泵、第二注射泵和第三注射泵，内层的第一注射泵上连接有
胶质瘤干细胞、脑微血管内皮细胞、间充质干细胞和纤维蛋白原的混合悬液，细胞为高浓度
悬液，浓度在1×107至1×108/ml之间；中间层的第二注射泵上连接有海藻酸钠溶液，浓度为
2％至4％之间，海藻酸钠溶液中混合有20U/ml的凝血酶，外层的的第三注射泵上连接为氯
化钙溶液，浓度为1％至5％，调整三个注射泵的速度和流量，从三轴同轴针头获取一滴一滴
的球体，球体滴入氯化钙溶液接收池，钙离子交联海藻酸钠使其迅速形成交联凝胶结构，包
裹着中心层的高浓度细胞悬液得到细胞微球，最后，将细胞微球经无菌三蒸水冲洗2遍取出
多余的钙离子后得到肿瘤微球。其有益效果是，通过上述方法，可以方便的得到带有肿瘤细
胞和间质细胞的肿瘤微球。
在一些实施方式当中，灌流柱的两端为漏斗状，漏斗状的端部设有旋转连接头，旋
转连接头设置于旋转培养支架上，旋转连接头与电机相连接。其有益效果是，通过漏斗状端
部，可以保证灌流柱内的肿瘤微球尽量保持在灌流柱内，同时设置旋转连接头后，通过与电
机的驱动连接，通过电机来带动旋转连接头转动，旋转连接头刚好又可以带动整个灌流柱
转动，从而促进灌流柱内的细胞的生长和重新，促进组织的生成。
附图说明
图1是本发明实施方式的肿瘤微血管自组装发生系统的结构原理图；
图2是本发明实施方式的肿瘤微球制作原理图。
具体实施方式
下面结合附图1至2对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明的实施方式的肿瘤微血管自组装发生系统，包括肿瘤微球柱和
脉动系统，肿瘤微球柱包括灌流柱1和位于灌流柱1内的肿瘤微球，灌流柱1的两端均设有微
孔滤膜2；脉动系统包括包括蠕动泵3、脉冲活塞泵4、旋转培养支架5、储液瓶6、氧合器7、过
滤器8和缓冲瓶9。
灌流柱1、储液瓶6、氧合器7和缓冲瓶9依次首尾连通，形成一个循环通道，储液瓶6
和缓冲瓶9当中主要存储有液体的培养基，缓冲瓶9上连接有第一脉冲管路10和第二脉冲管
路11，第一脉冲管路10上设有第一单向阀12，第二脉冲管路11上设有第二单向阀13和第三
单向阀14，第一单向阀12、第二单向阀13和第三单向阀14的液流方向均为从缓冲瓶9流向灌
流柱1，蠕动泵3位于第一单向阀12和灌流柱1之间，脉冲活塞泵4与第二脉冲管路11相连通，
脉冲活塞泵4位于第二单向阀13和第三单向阀14之间，脉冲活塞泵4作往复活塞运动。
第一脉冲管路10和第二脉冲管路11的末端均与灌流柱1的入口相连通，灌流柱1设
置于旋转培养支架5上，旋转培养支架5上设有电机15，电机15能够驱动灌流柱1在旋转培养
支架5上进行旋转动作。
灌流柱1的出口与储液瓶6相连通，储液瓶6上还设有加样管16，储液瓶6的出口与
氧合器7的入口相连接，氧合器7的出口经由过滤器8与缓冲瓶9相连通。
工作过程当中，首先打开蠕动泵3开始灌流，缓冲瓶9内的流体经由第一脉冲管路
10形成流体的循环，此时的流体是稳流的，保持整个系统培养的循环。同时，另外打开脉冲
活塞泵4，由于脉冲活塞泵4是作往复活塞运动的，当脉冲活塞泵4做抽取操作时，缓冲瓶9内
流体经由第二脉冲管路11顺向通过第一单向阀12，然后脉冲活塞泵4做反向的推注操作，流
体此时被第一单向阀12反向阻挡了，只能经由第二单向阀13顺向通过，此时对于灌流柱1而
言，会突然脉冲式地涌入更多的液体，从而形成一个脉冲状的流体通过，从而模拟心脏搏动
引起的脉冲流体，最终模拟出肿瘤微血管发生的情形。液体经由灌流柱1回流到储液瓶6，储
液瓶6上的加样管16可以用于添加一些其它物质，例如药物、生长因子、血管发生因子、新鲜
培养基等，氧合器7可以把系统当中的CO2排除，加入新鲜无菌氧气，模拟肺的功能，达到换
气目的。
通常，缓冲瓶9和灌流柱1之间设有压力表17，灌流柱1和储液瓶6之间设有调压阀
18。其有益效果是，在灌流的过程当中，可以根据压力表17读数了解系统液体压力，从而通
过调压阀18调整系统液流压力。本发明当中，微孔滤膜2的孔径为0.22μm。这个孔径刚好可
以通过脉冲液流，但可以防止细胞通过和流失。
如图2所示，肿瘤微球的制备方法是由三轴同轴针头19制得，三轴同轴针头19的三
层分别连接到第一注射泵20、第二注射泵21和第三注射泵22，内层的第一注射泵上20连接
有胶质瘤干细胞、脑微血管内皮细胞、间充质干细胞和纤维蛋白原的混合悬液，细胞为高浓
度悬液，浓度在1×107至1×108/ml之间；中间层的第二注射泵21上连接有海藻酸钠溶液，浓
度为2％至4％之间，海藻酸钠溶液中混合有20U/ml的凝血酶，外层的的第三注射泵22上连
接为氯化钙溶液，浓度为1％至5％，调整三个注射泵的速度和流量，从三轴同轴针头19获取
一滴一滴的球体，球体滴入氯化钙溶液接收池，钙离子交联海藻酸钠使其迅速形成交联凝
胶结构，包裹着中心层的高浓度细胞悬液得到细胞微球，最后，将细胞微球经PBS冲洗2遍取
出多余的钙离子后得到肿瘤微球。其有益效果是，通过上述方法，可以方便的得到带有肿瘤
细胞的肿瘤微球。
本发明的灌流柱1的两端为漏斗状，漏斗状的端部设有旋转连接头23，旋转连接头
23设置于旋转培养支架5上，旋转连接头23与电机15相连接。其有益效果是，通过漏斗状端
部，可以保证灌流柱1内的肿瘤微球尽量保持在灌流柱1内，同时设置旋转连接头23后，通过
与电机15的驱动连接，通过电机15来带动旋转连接头23转动，旋转连接头23刚好又可以带
动整个灌流柱1转动，从而促进灌流柱1内的细胞的生长和重新，促进组织的生成。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，
在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保
护范围。