FLEXCELL 全自動(dòng)體外三維細(xì)胞組織應(yīng)力培養(yǎng)系統(tǒng)，它允許研究者創(chuàng)建 Amino、Collagen (Type I or IV)、Elastin、 ProNectin (RGD)、Laminin (YIGSR)多種包被表面的三維基質(zhì)

、水凝膠支架，充分保障三維狀態(tài)下的細(xì)胞組織的水分交換、營(yíng)養(yǎng)交換和廢物排除以及強(qiáng)健的細(xì)胞粘附能力。

系統(tǒng)的獨(dú)特性在于，細(xì)胞球體在維持三維結(jié)構(gòu)的同時(shí)粘附在培養(yǎng)板上，其優(yōu)勢(shì)在于操作更簡(jiǎn)便而且細(xì)胞的活性也更高

水凝膠是一種狀似果凍的物質(zhì)，具有高彈性、吸水性的聚合物組成的網(wǎng)狀物，用于組織工程中，作為幫助細(xì)胞生長(zhǎng)和發(fā)展的支架.

利用立體水凝膠支架作為平臺(tái)，觀察不同細(xì)胞的交互作用，建立組織和器官。同時(shí)通過(guò)在立體環(huán)境中培育細(xì)胞，有助于更深入地了解細(xì)胞過(guò)程和交互作用.

FLEXCELL 全自動(dòng)體外三維細(xì)胞組織應(yīng)力培養(yǎng)系統(tǒng)在基質(zhì)凝膠中進(jìn)行三維細(xì)胞培養(yǎng)、構(gòu)建人工生物組織，可為三維細(xì)胞、組織提供雙軸向應(yīng)力和單軸向應(yīng)力加載。

是當(dāng)今科研界***的逼真模擬體內(nèi)自然環(huán)境（三維環(huán)境和細(xì)胞組織實(shí)時(shí)應(yīng)力環(huán)境）的三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)。

系統(tǒng)功能亮點(diǎn)：

真正意義上的三維培養(yǎng)——該系統(tǒng)以多種包被表面(Amino、Collagen (Type I or IV)、Elastin、 ProNectin (RGD)、Laminin (YIGSR))的水凝膠為細(xì)胞外基質(zhì)支架——水凝膠支架在液態(tài)時(shí)包裹細(xì)胞，固態(tài)時(shí)形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，細(xì)胞粘附力強(qiáng),良好水分、養(yǎng)分交換 在生物材料支架研究方面，與傳統(tǒng)的納米纖維支架和多孔支架相比，水凝膠支架交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中含有大量水分，可以很好地供給細(xì)胞養(yǎng)分,比納米纖維支架力學(xué)性優(yōu)越。

同時(shí)還可以交聯(lián)生物活性因子調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化，因此水凝膠支架可以更好地模擬細(xì)胞生長(zhǎng)所需的類組織樣物理和空間結(jié)構(gòu)，

并且可塑性高、制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、臨床應(yīng)用方便。由于膠原蛋白是人體內(nèi)含量*豐富的蛋白(約占總蛋白25％)，是細(xì)胞外基質(zhì)

中*常見(jiàn)的蛋白質(zhì)，膠原蛋白纖維上還有精氨酸一甘氨酸**冬氨酸等氨基酸序列，可以為細(xì)胞表層整合蛋白所識(shí)別和貼附。

并且膠原蛋白本身是天然材料**排斥反應(yīng)小，而且其交聯(lián)過(guò)程不需其他化學(xué)試劑的引入，可自我交聯(lián)形成凝膠三維支架，其生

物相容性更為突出。因此，膠原水凝膠受到人們的廣泛關(guān)注。

水凝膠支架三維培養(yǎng)優(yōu)越性：

A)、多微孔支架： 多微孔支架使用方便，但它的孔徑(-1 O0 pm)遠(yuǎn)大于平均細(xì)胞直徑(一10 pm)，因此實(shí)際相當(dāng)于二維培養(yǎng)。

B)納米纖維支架： 納米纖維支架使用纖維狀的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白更好地模擬了三維結(jié)構(gòu)， 但是它的力學(xué)性能很難達(dá)到使用要求。而水凝膠支架因在液態(tài)時(shí)包裹細(xì)胞，固態(tài)時(shí)形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，

可使大量細(xì)胞分散黏附于其中，使移植細(xì)胞都能接觸基質(zhì)，這才相當(dāng)于真正意義上的三維培養(yǎng)。

而且膠原凝膠是含水凝膠，營(yíng)養(yǎng)物可以自由進(jìn)出凝膠網(wǎng)絡(luò)，使分散于網(wǎng)絡(luò) 中的細(xì)胞都能得到營(yíng)養(yǎng)，因此膠原水凝膠具有良好的親水性及細(xì)胞相容性。

除此之外，液態(tài)膠原易于添加各種生長(zhǎng)因子，對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)及分化起到重要作用。

可對(duì)三維細(xì)胞進(jìn)行牽張應(yīng)力加載培養(yǎng)，便于細(xì)胞形變研究和細(xì)胞生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)研究(腫瘤細(xì)胞、癌細(xì)胞往往形態(tài)發(fā)生變化)

通過(guò)Flexcell應(yīng)力加載系統(tǒng)和三維細(xì)胞應(yīng)力加載傳導(dǎo)儀對(duì)生長(zhǎng)在三維環(huán)境下的細(xì)胞進(jìn)行單軸向 或者雙軸向的靜態(tài)或者周期性的應(yīng)力加載刺激培養(yǎng)，

在模擬自然體內(nèi)環(huán)境下，更逼真體外模擬癌細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞進(jìn)行研究。

(Apply Strain to Cells in Three-Dimensional Gel Culture)

適合長(zhǎng)期的三維細(xì)胞培養(yǎng)：細(xì)胞在Tissue Train三維培養(yǎng)板中生長(zhǎng)可以自行生成3D細(xì)胞外基質(zhì)，這樣的細(xì)胞球體與體內(nèi)組織更為相似，也可以實(shí)現(xiàn)與其他類型的細(xì)胞共培養(yǎng)，如內(nèi)皮細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞和上皮細(xì)胞等

三維細(xì)胞培養(yǎng)：使用三維組織培養(yǎng)模具和三維細(xì)胞培養(yǎng)板在凝膠支架里全自動(dòng)三維培養(yǎng)

1)三維組織培養(yǎng)模具和三維細(xì)胞培養(yǎng)板類型豐富：

2)具有氨基酸包被表面、膠原（I型或IV）包被表面、彈性蛋白包被表面、ProNectin（RGD）包被表面、層粘連蛋白（YIGSR）包被表面的三維培養(yǎng)板，以增強(qiáng)細(xì)胞粘附能力。

科研者根據(jù)自己的細(xì)胞，有針對(duì)性的選擇適合包被表面三維培養(yǎng)板

3)具有可牽拉雙軸向和單軸向拉力刺激加載三維組織培養(yǎng)板。 大體積三維生物人工組織構(gòu)建：可構(gòu)建長(zhǎng)度達(dá)35mm的生物人工組織 動(dòng)力模擬實(shí)驗(yàn):可建立特制的各種模擬實(shí)驗(yàn)：心率模擬實(shí)驗(yàn)、步行模擬實(shí)驗(yàn)、跑動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)和其他動(dòng)力模擬實(shí)驗(yàn) 本系統(tǒng)技術(shù)**性：

1）**快速的擴(kuò)增細(xì)胞

2）在細(xì)胞特異性基質(zhì)中進(jìn)行三維的細(xì)胞高密度培養(yǎng)

3）擴(kuò)增并獲得可用于**的有活性的原代細(xì)胞

4）在控制分化狀態(tài)的條件下擴(kuò)增干細(xì)胞

5）向植入的一代細(xì)胞提供植入支架

6）長(zhǎng)期培養(yǎng)分泌細(xì)胞

7）高效生產(chǎn)重組蛋白和疫苗

8）生產(chǎn)上等的糖蛋白

9）三維培養(yǎng)與應(yīng)力刺激（形變）有機(jī)結(jié)合

10）三維凝膠壓實(shí)自動(dòng)測(cè)量與面積自動(dòng)計(jì)算 可用于多個(gè)領(lǐng)域，如研究、生物制藥加工；也可為細(xì)胞和組織培養(yǎng)工作提供解決方案：

1）可用于干細(xì)胞和胚體擴(kuò)增及定向分化

2）可用于細(xì)胞和組織**的細(xì)胞制備

3）可用于克隆細(xì)胞，為器官移植做準(zhǔn)備（例如hip stem, heart valve, graft）

4）可用于制備天然的生物制品（例如糖蛋白、病毒、病毒樣顆粒） 觀察細(xì)胞應(yīng)力作用下實(shí)時(shí)反映：

使用Flexcell獨(dú)有的Flexcell StageFlexer顯微附屬設(shè)備，可在加力刺激的同時(shí)實(shí)時(shí)觀察細(xì)胞在三維狀態(tài)下?tīng)坷碳さ姆磻?yīng) 多種基質(zhì)蛋白包被的尼龍網(wǎng)錨可以加強(qiáng)細(xì)胞與三維網(wǎng)錨的粘附結(jié)合能力

系統(tǒng)組織部件：

1. 原裝FlexSoft® FX-5000?、Microsoft Windows7、Microsoft Office 2010、Adobe Acrobat的電腦主機(jī)

2. FX5K? Tension FlexLink三維細(xì)胞可加力刺激培養(yǎng)傳導(dǎo)控制儀

3. Flexcell? BioFlex® baseplate三維細(xì)胞可加力刺激培養(yǎng)基板

4. Four gaskets四塊密封墊片

5. Four Arctangle® Loading Stations?線型的三維培養(yǎng)模具

6. Four Trough Loaders?線型的三維培養(yǎng)模具裝載站

7. Four Arctangle® Loading Stations?梯度型的三維培養(yǎng)模具

8. Trapezoidal Trough Loaders梯度型的三維培養(yǎng)模具裝載站

9. 硅膠潤(rùn)滑脂

10. Plexiglas密封板

11. 干燥過(guò)濾器

12. FLEX IN 6.4mm外徑藍(lán)色硅膠管 13. FLEX OUT 9.5mm外徑自然色硅膠管 14. 9.5mm外徑藍(lán)色加力泵鏈接硅膠管 15. 220V/110V電壓自適應(yīng)**保護(hù)插排

16. 2個(gè)濾水器

17. D8C正空負(fù)壓動(dòng)力泵

18. Collagel® 3D水凝膠配套件

體外培養(yǎng)在與真實(shí)組織在結(jié)構(gòu)上和功能上相似的人工組織需要以下幾個(gè)基本條件：

（1）細(xì)胞

（2）支架矩陣組織

（3）培養(yǎng)基和生長(zhǎng)因子

和（4）的機(jī)械刺激。這些條件彼此相互影響，并且相互之間共同來(lái)促進(jìn)形成能夠承受生物機(jī)械力的，且結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定的組織。而在人工組成形成的過(guò)程中，這些細(xì)胞按照發(fā)育途徑形成具有一定幾何形狀的細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)。其中一些信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑參與了細(xì)胞外基質(zhì)組合物的形成。這些途徑中，有些是由細(xì)胞基質(zhì)的機(jī)械變形調(diào)節(jié)，并通過(guò)膜結(jié)合蛋白，如整合素，粘著斑復(fù)合體，細(xì)胞粘附分子和離子通道傳遞到細(xì)胞內(nèi)。這些途徑中細(xì)胞還可以響應(yīng)配體，如細(xì)胞基質(zhì)形變所釋放的細(xì)胞因子，**或生長(zhǎng)因子等。

為了維持肌肉骨骼組織的完整性和強(qiáng)度，組織內(nèi)細(xì)胞需要保持一定水平的內(nèi)在應(yīng)力。如果缺乏這種內(nèi)在的應(yīng)力，組織會(huì)缺少?gòu)?qiáng)度導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞或者組織的斷裂。目前一般認(rèn)為如果在固定四肢，臥床休息或在內(nèi)在應(yīng)力水平的降低的情況下，將導(dǎo)致骨中礦物質(zhì)流失，骨組織萎縮，骨骼弱化，以及合成代謝活性的降低和分解代謝活性的增加。

為了在體外培養(yǎng)與原生組織類似的人工組織，*重要的就是能夠創(chuàng)建模擬體內(nèi)條件的環(huán)境。細(xì)胞在具有機(jī)械運(yùn)動(dòng)作用的環(huán)境中培養(yǎng)，可以促進(jìn)細(xì)胞的新陳代謝，并可以改變細(xì)胞的形狀和其它性能。因此，在體外形成過(guò)程中建立和保持一個(gè)具備機(jī)械作用的環(huán)境（即張力，剪切力或壓縮）就成為這一過(guò)程中至關(guān)重要的。除了具備機(jī)械作用的環(huán)境，在三維環(huán)境下培養(yǎng)細(xì)胞可以比靜態(tài)二維培養(yǎng)法更好地模擬原生環(huán)境。

組織基質(zhì)的尺寸和形狀也將直接影響組織內(nèi)細(xì)胞的類型、大小、排列方向以及組織基質(zhì)內(nèi)生理作用力分布。組織內(nèi)的組成也會(huì)取決于組織所受的作用力的類型?；诮馄蕦W(xué)一些組織所處的位置，某些組織受到了拉伸力和壓縮力，并且形成了多種組織成分。比如跟腱的中部（拉伸力存在）是由致密的纖維結(jié)締組織組成，而肌腱壓靠跟骨區(qū)域（其中壓縮力存在）是由纖維軟骨組織組成。組織的形狀也與其所處具體位置所產(chǎn)生的功能或者功能的喪失相關(guān)。比如連接骨骼的跟腱位于跟骨交界處，而在這個(gè)位置上的跟腱也容易斷裂，其原因就在于其厚度*小。因此，特別需要對(duì)組織的原生形狀進(jìn)行體外模擬，以研究其失效機(jī)理以及相關(guān)組織**機(jī)制。FLEXCELL的Tissue Train ®培養(yǎng)體系的開(kāi)發(fā)，就是為了解決這一組織培養(yǎng)過(guò)程中的難題，這個(gè)培養(yǎng)體系通過(guò)為細(xì)胞和基質(zhì)提供三維支架矩陣組織、動(dòng)態(tài)的拉伸力和多種幾何模型來(lái)創(chuàng)建不同形狀的生物人工組織（如線性，梯形和圓形）。

FLEXCELL的Tissue Train ®培養(yǎng)體系是一個(gè)獨(dú)立的三維培養(yǎng)系統(tǒng)，它允許研究者在基質(zhì)凝膠中創(chuàng)建用于細(xì)胞培養(yǎng)的三維幾何形狀，或使細(xì)胞構(gòu)建自組裝矩陣，連接到錨定器在Tissue Train ®培養(yǎng)板。 FLEXCELL目前擁有模具和/或板，用于創(chuàng)建三個(gè)不同形狀的水凝膠：線性，梯形和圓形。該Tissue Train ®系統(tǒng)可用來(lái)自心臟，肌肉骨骼，皮膚，肺，胃腸道，骨髓和脂肪組織等的細(xì)胞創(chuàng)建生物人工構(gòu)建體，（參見(jiàn)Flexcell文獻(xiàn)庫(kù)，看看研究人員目前如何使用該系統(tǒng)）。

圖1說(shuō)明了使用Tissue Train®培養(yǎng)系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)線性的生物人工組織（BAT）。 簡(jiǎn)言之，Tissue Train®培養(yǎng)板頂上設(shè)置一個(gè)槽式Loader?，使用施加真空的FX-5000?張力系統(tǒng)拉動(dòng)培養(yǎng)板的柔性底橡膠膜向下進(jìn)入線性槽。用移液管把細(xì)胞和凝膠基質(zhì)懸浮液分注到兩個(gè)錨之間的槽式莖。聚合后，真空經(jīng)由錨釋放和線性的水凝膠或生物人工組織，已經(jīng)建立了附著到培養(yǎng)板上的莖在東部和西部*點(diǎn)。

該系統(tǒng)以水凝膠為細(xì)胞外基質(zhì)支架，水凝膠支架液態(tài)時(shí)包裹細(xì)胞，固態(tài)時(shí)形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，細(xì)胞粘附力強(qiáng),良好水分、養(yǎng)分交換，同時(shí)又可以逼真模擬體內(nèi)細(xì)胞組織力學(xué)環(huán)境.

工作原理:

1.以立體三維基質(zhì)水凝膠為支架，細(xì)胞在培養(yǎng)過(guò)程中胞外基質(zhì)不斷產(chǎn)生，并互相連接，形成組織

2.三維基質(zhì)水凝膠提高組織形成所需要的水分、營(yíng)養(yǎng)和提供細(xì)胞連接的空間.

3.在三維作用力刺激下，模擬細(xì)胞生長(zhǎng)所需的生長(zhǎng)環(huán)境。構(gòu)建的三維組織可塑性高，便于后期分析基因表達(dá)和組織結(jié)構(gòu)。

4.利用天然的細(xì)胞間相互作用來(lái)驅(qū)動(dòng)三維結(jié)構(gòu)的形成。此方法科學(xué)，對(duì)干細(xì)胞誘導(dǎo)、再生醫(yī)學(xué)、**開(kāi)發(fā)等利用三維細(xì)胞培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)室都可以應(yīng)用

5.flexsan組織形成壓力動(dòng)力測(cè)試系統(tǒng)可以自動(dòng)記錄組織形成過(guò)程中壓實(shí)力過(guò)程，自動(dòng)繪制測(cè)量三維人工組織的壓實(shí)力曲線。

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