流体剪切力系统在生物医学研究中的应用

            流体剪切力系统在生物医学研究中的应用

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在生理状态下，许多细胞类型被流体环境包围。典型例子包括：血管内皮细胞，形成血管内层，淋巴管内皮细胞，形成淋巴管内层，肾和肺的上皮细胞。这种液体流动引起剪切应力，这是一种机械力，以多种方式影响细胞形态和行为。

流体剪切力系统是一种通过在流体灌注的蓄液器内施加空气压力来产生液体流动的装置。该装置通过使用特殊切换模式来循环液体，产生恒定的单向流动。 这使其成为在长期细胞培养中应用确定的剪切应力的理想设置。使用流体剪切力泵系统，可以模拟连续和脉动层流以及振荡流动。从而模拟生理状态下血管，淋巴管等组织液体流动环境，进而开展相关细胞研究工作。


下面简单总结一下流体剪切力系统常见的几种应用情况。

一. 流动下的长期细胞培养
原理：在体内，内皮细胞在剪切应力条件下发育和分化。 当开始使用内皮细胞进行基于细胞的检测时，您应该考虑这种机械力对细胞形态和生理的可能影响。 为了使细胞处于更生理的，体内状态，它们在流动下培养数小时至数周，产生更相关的结果。 换句话说，流动调节对于使用生理学上潜在流动条件的细胞的任何类型的研究都是至关重要的。

应用实例
通过各种实验读数研究剪切应力对内皮细胞生理的影响，如免疫荧光，蛋白质印迹，qPCR和FACS
准备细胞层用于随后的功能测定，例如滚动和粘附或转移测定

二、滚动和粘附分析
原理：在滚动和粘附测定中，用蛋白质涂层或细胞层在表面上灌注白细胞和/或血小板。 可以在各种条件下（例如，在基因敲低或药物处理后）分析它们对表面的粘附和与表面的相互作用。
应用实例
1 研究血小板和白细胞在内皮细胞或基质蛋白层上的粘附

三、定义的液体交换
原理
通道载玻片和泵用于向细胞提供精确限定量的培养基和/或任何感兴趣的补充物。
应用实例
1 定义细胞培养基的交换
2 活Ca2+ - 成像
3 药物刺激的贴壁细胞的活细胞成像
4 细胞染色的活细胞成像

四、3D细胞培养
原理
细胞在3D凝胶基质中培养。 将间质流直接施加到凝胶上以向细胞提供营养物O2和CO2以维持最佳条件。
应用实例
凝胶基质中的单细胞，球状体或类器官的3D培养（例如，与肝细胞，成纤维细胞，肌细胞，肾细胞和干细胞）

五、细胞电阻抗传感器(ECIS)流动分析
细胞电阻抗传感器（ECIS）是通过阻抗测量粘附细胞层中的形态和生理变化的平台。活细胞可以直接在容器中测量而没有任何干扰，并且不需要任何染色。 ECIS流阵列使研究人员能够将任何类型的流动测定与并行阻抗测量相结合。


六 参考文献
1. Schulz C, et al. (2009) Novel Methods for Assessment of Platelet and Leukocyte Function Under Flow - Application of
Epifluorescence and Two-Photon Microscopy in a Small Volume Flow Chamber Model. Open Biol J 2(1):130–136.