一、工作原理:模擬生物體內的力學環境
細胞應力儀通過精確控制機械力作用于細胞或組織樣本,模擬體內復雜的力學環境,如拉伸、壓縮、剪切等。這種模擬有助于研究人員了解細胞在不同應力條件下的行為,包括形態變化、增殖分化、信號傳導等方面的變化。
1、施力裝置
施力裝置是細胞應力儀的核心部分,負責向樣品施加預定模式和強度的機械應力。常見的施力方式包括動態拉伸、靜態壓縮以及流體剪切力等。
2、傳感器與反饋系統
高精度傳感器實時監測施加于細胞上的應力大小,并通過反饋控制系統調整施力參數,確保實驗條件的一致性和可重復性。
3、培養平臺
培養平臺提供了一個適合細胞生長的理想微環境,通常配備有溫控、濕度調節以及氣體交換等功能,以維持細胞活力。

二、技術特點:高精度與多功能性的結合
1、高分辨率
該儀器具備高分辨率,能夠檢測到細胞在納牛級別的細微變形,這對于研究細胞骨架重組、細胞膜張力變化等微觀現象非常重要。
2、多樣化的應力模式
不同類型的細胞對各種應力有不同的敏感性,支持多種應力模式的選擇,包括單軸拉伸、雙軸拉伸、周期性振動等,滿足了不同類型研究的需求。
3、集成顯微成像系統
許多型號集成了熒光顯微鏡或其他成像技術,允許研究人員在施加應力的同時觀察細胞內部結構的變化,實時捕捉細胞響應過程中的動態圖像。
4、自動化與智能化
自動化控制系統使得實驗流程更加簡便高效,減少了人為誤差。智能軟件則提供了數據分析功能,幫助用戶快速解讀實驗結果。
三、應用場景:從基礎研究到臨床應用
1、心血管疾病研究
心臟和血管內皮細胞長期處于血液流動產生的剪切力環境中。利用該儀器可以模擬這些條件,研究動脈粥樣硬化、高血壓等心血管疾病的發病機制。
2、骨科與軟組織工程
在骨科領域可用于探討骨骼肌細胞、軟骨細胞對機械負荷的適應性反應,為開發新型治療方法提供理論依據。
3、再生醫學
對干細胞進行適當的力學刺激可以促進其定向分化,這為組織工程和再生醫學開辟了新的途徑。細胞應力儀在此過程中扮演著重要角色。