技 術(shù) 背 景  Technology

當(dāng)前細胞基礎(chǔ)研究以二維靜態(tài)培養(yǎng)為主，這種平面培養(yǎng)與實際“ 動態(tài)+立體"模式差別很大，導(dǎo)致細胞形態(tài)學(xué)、細胞分化、細胞間相互作用與體內(nèi)動態(tài)環(huán)境產(chǎn)生明顯差異。比如細胞骨架重組、細胞形態(tài)以及基因蛋白表達改變等。

因 此，我們開發(fā)了一種新的體外Cell Tank細胞牽張系統(tǒng)，使研究者能夠以可控和易于復(fù)制的方 式分析不同類型機械刺激下的細胞生物學(xué)。使用該Cell Tank細胞牽張系統(tǒng)，能夠更深入地了解細胞如何在 各種力的作用下相互作用和生長。其精確的 控制和用于細胞生長分化的動態(tài)培養(yǎng)結(jié)構(gòu)，為細胞發(fā)育提供了理想的環(huán)境。

觸 摸 屏 操 作 界 面   GUI

典型加載波形

優(yōu)勢

（1）均勻負 載—— 培養(yǎng)腔室采用預(yù)埋橫桿技術(shù)，保證每個細胞都沿著拉伸軸均勻地承受應(yīng)變，非軸向方向上的次級載荷極低。

（2）高再現(xiàn)性——高精度步進電機保證在各種速度 和拉伸比組合中實現(xiàn)一致的運動程序，機械穩(wěn)定性與 拉伸膜的彈性相結(jié)合，保證高度可重復(fù)的力學(xué)刺激。

（3）一體式設(shè)計—— 自帶觸摸控制屏， 無需電腦。內(nèi)置 ARM 芯片，高效穩(wěn)定運行的同時簡單易用。

（4）加載模式靈活—— 可配置不同牽張應(yīng)變、頻 率、持續(xù)時間，靜態(tài)保持、正弦波、三角波、方波、心跳波以及各種波形組合。

（5）高通量培養(yǎng)—— 最大拉伸面積 32mm×32mm，基底經(jīng)過包被處理，可直接接種細胞且更易貼壁。適  配各種實驗室分析技術(shù)， 包括細胞固定和熒光成像等。

設(shè)備參數(shù)

使用步驟

步驟 1：先對培養(yǎng)腔進行適當(dāng)?shù)幕|(zhì)膠包被；

步驟 2：孵育細胞，待其貼培養(yǎng)腔底生長后，放入拉伸培養(yǎng)系統(tǒng)；

步驟 3：將系統(tǒng)連接到電源，啟動開關(guān)按鈕。根據(jù)實驗需要，使用觸摸屏面，板調(diào)整參數(shù)（如頻率、周期和應(yīng)變）；

步驟 4：監(jiān)測細胞拉伸的過程中的狀態(tài)，及時補充培養(yǎng)液；

步驟 5：加載循環(huán)結(jié)束后，關(guān)閉電源 。評估收集的數(shù)據(jù)，如是否需要進一步優(yōu)化拉伸參數(shù)；

步驟 6：將拉伸培養(yǎng)后的細胞妥善保存，以便后續(xù)進行實驗分析。

應(yīng)用方向

細胞力學(xué)特性研究

彈性和粘性性質(zhì)：通過本產(chǎn)品可以測量細胞在拉伸過程中的應(yīng)力 - 應(yīng)變關(guān)系，從而確定細胞的彈性模量和粘性系數(shù)等力學(xué)特性。這對于理解細胞的結(jié)構(gòu)和功能具有重要意義，例如，細胞的彈性模量可以反映細胞的硬度和柔韌性，而粘性系數(shù)則可以反映細胞內(nèi)部的粘彈性行為。

各向異性特性：有些細胞具有明顯的各向異性，如肌細胞等。本產(chǎn)品可以在不同的方向上對細胞進行拉伸，研究細胞在不同方向上的力學(xué)響應(yīng)，從而揭示細胞的結(jié)構(gòu)組織和功能特點。

細胞骨架研究

肌動蛋白和微管網(wǎng)絡(luò)：細胞骨架是細胞的重要結(jié)構(gòu)組成部分，其中肌動蛋白和微管網(wǎng)絡(luò)在細胞的形態(tài)維持和功能發(fā)揮中起著關(guān)鍵作用。本產(chǎn)品可以模擬細胞在體內(nèi)受到的拉伸應(yīng)力，觀察細胞骨架的重組和重構(gòu)過程，了解肌動蛋白和微管網(wǎng)絡(luò)在細胞拉伸過程中的動態(tài)變化，以及它們?nèi)绾螀f(xié)同作用來維持細胞的形態(tài)和功能。

細胞骨架與細胞粘附的關(guān)系：本產(chǎn)品還可以研究細胞骨架與細胞外基質(zhì)之間的粘附力。通過施加拉伸應(yīng)力，可以觀察細胞骨架的變化以及細胞與基質(zhì)之間的粘附強度的改變，從而深入了解細胞骨架在細胞粘附和遷移中的作用機制。

細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)研究

機械信號傳導(dǎo)：細胞能夠感知外部的機械刺激，并將其轉(zhuǎn)化為內(nèi)部的化學(xué)信號，從而調(diào)節(jié)細胞的生長、分化和遷移等生理過程。本產(chǎn)品可以精確地控制拉伸應(yīng)力的大小、加載速度和持續(xù)時間，研究細胞在機械刺激下的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，如整合素信號通路、PI3K - Akt 信號通路等，揭示細胞如何響應(yīng)機械刺激并進行信號傳導(dǎo)。

應(yīng)激反應(yīng)：細胞在受到拉伸應(yīng)力時會產(chǎn)生一系列的應(yīng)激反應(yīng)，如氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等。本產(chǎn)品可以幫助研究人員了解細胞在應(yīng)激狀態(tài)下的生理變化和分子機制，以及這些應(yīng)激反應(yīng)如何影響細胞的存活和功能。

醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域

疾病診斷和治療

癌癥研究：癌癥細胞的力學(xué)性質(zhì)與正常細胞存在顯著差異。通過本產(chǎn)品對癌癥細胞進行力學(xué)測試，可以評估癌癥細胞的惡性程度和轉(zhuǎn)移潛能，為癌癥的診斷和治療提供重要的參考依據(jù)。例如，研究發(fā)現(xiàn)，癌癥細胞的彈性模量通常低于正常細胞，這使細胞更容易發(fā)生變形和遷移。

心血管疾病研究：心血管系統(tǒng)中的細胞，如血管平滑肌細胞和內(nèi)皮細胞，在心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用。本產(chǎn)品可以研究這些細胞在受到拉伸應(yīng)力時的生物學(xué)行為和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，了解心血管疾病的發(fā)病機制，為心血管疾病的診斷和治療提供新的思路和方法。

細胞治療：本產(chǎn)品還可以用于研究細胞治療中的關(guān)鍵問題，如細胞的力學(xué)環(huán)境對細胞功能和治療效果的影響。在細胞移植和組織工程中，了解細胞在植入部位的力學(xué)環(huán)境對于提高細胞治療的效果至關(guān)重要。

藥物研發(fā)

藥物篩選：利用本產(chǎn)品可以篩選出對細胞力學(xué)性質(zhì)具有調(diào)節(jié)作用的藥物，為藥物研發(fā)提供新的靶點。例如，一些抗癌藥物可以通過影響癌細胞的力學(xué)性質(zhì)來發(fā)揮其治療作用，通過本產(chǎn)品可以快速篩選出具有潛在抗癌活性的藥物。

藥物作用機制研究：本產(chǎn)品可以幫助研究人員深入了解藥物在細胞水平上的作用機制，例如藥物如何影響細胞的力學(xué)特性、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路和細胞形態(tài)等，為藥物的合理設(shè)計和應(yīng)用提供理論依據(jù)。