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公司新闻/正文
流体剪切力下细胞培养概述及解决方案
747 人阅读发布时间：2023-08-28 09:54
一.为什么要流动状态下进行细胞培养？
1.流体剪切力实验背景
液体是所有生物的重要组成部分。许多细胞类型被运动的液体所包围。例如:
- 形成血管内层的血管内皮细胞
- 形成淋巴管内层的淋巴管内皮细胞
- 肾和肺的上皮细胞
血管中的内皮细胞(上)处于持续流动状态。使用流动下的体外细胞培养（下），可以模拟这些生理条件。
2.流动/剪切应力对细胞的影响
剪切应力是由液体对顶端细胞膜的摩擦引起的机械力。在体内，一些贴壁细胞类型暴露于生物流体系统中的机械剪切应力，如血液和淋巴管或肾单位。这种机械刺激对细胞的生理行为和粘附特性有很大的影响。细胞通过改变离子通道激活、基因表达和整个细胞层的重组来对剪切力做出反应。
剪切应力的测量单位是达因/平方厘米(dyn/cm2)。生理剪切应力值的范围从0.5到120 dyn/cm，且取决于血管类型(例如，动脉或静脉)、组织(例如，脑、结缔组织或心脏)和生物体的大小(例如，小鼠、大鼠或人类)。
人脐静脉内皮细胞(HUVEC)流动条件(20 dyn/cm²)下，在µ-Slide I 0.4Luer中培养超过9天。原代细胞在实验前24小时用腺病毒LifeAct载体转导。
二.不同类型的流动简要介绍
在不同的组织和环境中会出现几种具有明确特征的血流类型。基本上，流动类型可以细分为层流和湍流：
层流
层流被定义为没有湍流的液体运动。流体在平行层中流动，它们之间没有中断。层流可细分为以下几种：- 单向层流
- 脉动层流
- 振荡层流
层流剖面。箭头代表速度的分布。
单项层流
在大多数小的健康生物血管中，例如小动脉和静脉中会遇到单向层流。在体内某些细胞，例如内皮细胞和肾上皮细胞，经常暴露于流动中。 在实验上，通过在低壁通道中灌注介质，并通过保持流动方向和速度随时间恒定来实现单向层流。
ibidi解决方案
- ibidi泵系统/流体剪切力系统非常适合创建单向层流。
- 推荐使用ibidi µ-Slide I Luer Family 和 µ-Slide VI0.4 通道载玻片，使用这些通道载玻片，均匀的层流剪切应力覆盖了整个通道区域，除了通道壁两侧和储液池附近的薄带。这些区域的宽度与通道的高度成比例。
非均匀层流
单向层流也可能以不均匀的模式出现。在这种情况下，流动方向是恒定的，而流动速率在空间上横跨细胞层变化。在体内，不均匀的层流发生在血管分支部位。在实验上，非均匀层流剪切应力可以通过特殊的通道几何形状来实现，其在通道内的特定位置处产生流速变化。使用这种实验装置，可以用单个样品研究细胞上的不同剪切应力。这是研究不同剪应力影响的有效方法。ibidi解决方案
ibidi µ-Slide y-shaped 是为研究使用ibidi泵系统/流体剪切力系统的非均匀流动而设计的。在流动条件下，剪切应力水平取决于通道上的区域：在分支区域，普遍的剪切应力大约是单个直通道区域的一半。 请注意：实验上不可能在 µ-Slide y-shaped 中研究湍流。
脉动层流
由于心跳引起的波动，在大动脉血管中会遇到脉动层流。在实验上，可以通过使用具有周期性变化的流速同时保持流向恒定的流来模拟这种类型的流。
ibidi解决方案
- ibidi泵系统/流体剪切力系统理想地适用于产生脉动层流。
- ibidi µ-Slide I Luer Family和µ-Slide VI0.4 通道载玻片可用于脉动层流实验。
振荡层流
振荡层流被认为是使用流动室时模拟湍流的一种方式。虽然流动是层流，但没有主要方向，因为流动方向会定期（例如，每 0.5 秒）改变一次。此外，在阀门切换期间，流量保持恒定。
参考文献
A. Sabine, et al. FOXC2 and fluid shear stress stabilize postnatal lymphatic vasculature, The Journal of Clinical Investigation, 2015, 10.1172/JCI80454ibidi解决方案
- ibidi泵系统/流体剪切力系统非常适合创建振荡流动条件。
- ibidi µ-Slide I Luer Family 和 µ-Slide VI0.4 通道载玻片可用于振荡层流实验。
湍流
湍流的特点是流速和方向随时间发生不可预测的变化。在体内，湍流是罕见的，只能在病理生理过程中发现。参考文献
T. Hosoya, et al. Differential Responses of the Nrf2-Keap1 System to Laminar and Oscillatory Shear Stresses in Endothelial Cells. J Biol Chem, 2005, 10.1074/jbc.M502551200ibidi解决方案
由于物理原因，在使用生理流动状态的ibidi流动室中无法实现湍流。当使用流动室时，振荡层流被认为是模拟湍流的一种方法，可使用ibidi泵系统/流体剪切力系统创建。