细胞牵张培养系统

        CELL TANK

              杭州雏鹰计划入选企业   中国制造助力中国科研

技 术 背 景  Technology

当前细胞基础研究以二维静态培养为主， 这种平面培养与实际“ 动态+立体"模式差别  很大， 导致细胞形态学 、 细胞分化 、 细胞间 相互作用与体内动态环境产生明显差异 。 比 如细胞骨架重组 、细胞形态以及基因蛋白表 达改变等。

因 此，我们开发了一种新的体外细胞拉伸仪，使研究者能够以可控和易于复制的方 式分析不同类型机械刺激下的细胞生物学。 使用该细胞拉伸仪，能够更深入地了解细胞如何在 各种力的作用下相互作用和生长 。其精确的 控制和用于细胞生长分化的动态培养结构， 为细胞发育提供了理想的环境。

触 摸 屏 操 作 界 面   GUI

典型加载波形

优势

（1） 均匀负 载  —— 培养腔室采用预埋横杆技术，保证每个细胞都沿着拉伸轴均匀地承受应变， 非 轴向方向上的次级载荷极低

（2） 高再现性  ——高精度步进电机保证在各种速度 和拉伸比组合中实现一致的运动程序， 机械稳定性与 拉伸膜的弹性相结合，保证高度可重复的力学刺激

（3） 一体式设计  ——  自带触摸控制屏， 无需电脑。 内置 ARM 芯片， 高效稳定运行的同时简单易用

（4） 加载模式灵活  ——  可配置不同牵张应变 、 频 率 、持续时间， 静态保持 、 正弦波 、 三角波 、 方波、 心跳波以及各种波形组合

（5） 高通量培养 ——  最大拉伸面积 32mm×32mm， 基底经过包被处理， 可直接接种细胞且更易贴壁 。 适  配各种实验室分析技术， 包括细胞固定和荧光成像等

设备参数

使用步骤

步骤 1： 先对培养腔进行适当的基质胶包被

步骤 2：孵育细胞，待其贴培养腔底生长后， 放入拉伸培养系统

步骤 3：将系统连接到电源，启动开关按钮。 根据实验需要， 使用触摸屏面  板调整参数    （如频率 、 周期和应变）

步骤 4： 监测细胞拉伸的过程中的状态， 及 时补充培养液

步骤 5： 加载循环结束后， 关闭电源 。 评估 收集的数据，如是否需要进一步优化拉伸参 数

步骤 6： 将拉伸培养后的细胞妥善保存， 以 便后续进行实验分析

应用方向

细胞力学特性研究

弹性和粘性性质：通过细胞拉伸仪可以测量细胞在拉伸过程中的应力 - 应变关系，从而确定细胞的弹性模量和粘性系数等力学特性。这对于理解细胞的结构和功能具有重要意义，例如，细胞的弹性模量可以反映细胞的硬度和柔韧性，而粘性系数则可以反映细胞内部的粘弹性行为。

各向异性特性：有些细胞具有明显的各向异性，如肌细胞等。细胞拉伸仪可以在不同的方向上对细胞进行拉伸，研究细胞在不同方向上的力学响应，从而揭示细胞的结构组织和功能特点。

细胞骨架研究

肌动蛋白和微管网络：细胞骨架是细胞的重要结构组成部分，其中肌动蛋白和微管网络在细胞的形态维持和功能发挥中起着关键作用。细胞拉伸仪可以模拟细胞在体内受到的拉伸应力，观察细胞骨架的重组和重构过程，了解肌动蛋白和微管网络在细胞拉伸过程中的动态变化，以及它们如何协同作用来维持细胞的形态和功能。

细胞骨架与细胞粘附的关系：细胞拉伸仪还可以研究细胞骨架与细胞外基质之间的粘附力。通过施加拉伸应力，可以观察细胞骨架的变化以及细胞与基质之间的粘附强度的改变，从而深入了解细胞骨架在细胞粘附和迁移中的作用机制。

细胞信号转导研究

机械信号传导：细胞能够感知外部的机械刺激，并将其转化为内部的化学信号，从而调节细胞的生长、分化和迁移等生理过程。细胞拉伸仪可以精确地控制拉伸应力的大小、加载速度和持续时间，研究细胞在机械刺激下的信号转导通路，如整合素信号通路、PI3K - Akt 信号通路等，揭示细胞如何响应机械刺激并进行信号传导。

应激反应：细胞在受到拉伸应力时会产生一系列的应激反应，如氧化应激、内质网应激等。细胞拉伸仪可以帮助研究人员了解细胞在应激状态下的生理变化和分子机制，以及这些应激反应如何影响细胞的存活和功能。

医学研究领域

疾病诊断和治疗

癌症研究：癌症细胞的力学性质与正常细胞存在显著差异。通过细胞拉伸仪对癌症细胞进行力学测试，可以评估癌症细胞的恶性程度和转移潜能，为癌症的诊断和治疗提供重要的参考依据。例如，研究发现，癌症细胞的弹性模量通常低于正常细胞，这使细胞更容易发生变形和迁移。

心血管疾病研究：心血管系统中的细胞，如血管平滑肌细胞和内皮细胞，在心血管疾病的发生和发展中起着重要作用。细胞拉伸仪可以研究这些细胞在受到拉伸应力时的生物学行为和信号转导通路，了解心血管疾病的发病机制，为心血管疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。

细胞治疗：细胞拉伸仪还可以用于研究细胞治疗中的关键问题，如细胞的力学环境对细胞功能和治疗效果的影响。在细胞移植和组织工程中，了解细胞在植入部位的力学环境对于提高细胞治疗的效果至关重要。

药物研发

药物筛选：利用细胞拉伸仪可以筛选出对细胞力学性质具有调节作用的药物，为药物研发提供新的靶点。例如，一些抗癌药物可以通过影响癌细胞的力学性质来发挥其治疗作用，通过细胞拉伸仪可以快速筛选出具有潜在抗癌活性的药物。

药物作用机制研究：细胞拉伸仪可以帮助研究人员深入了解药物在细胞水平上的作用机制，例如药物如何影响细胞的力学特性、信号转导通路和细胞形态等，为药物的合理设计和应用提供理论依据。