細胞拉伸刺激培養系統 Cell Tank

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目  錄

目  錄..................................................................................................... 1

1.1 細胞拉伸儀............................................................................... 2

1.2 觸摸屏界面............................................................................... 3

1.2.1 CELL TANK選項卡............................................................... 3

1.2.2 PROGRAM選項卡................................................................. 8

1.2.3 程序操作部分....................................................................... 11

1.2.4 程序設置功能....................................................................... 12

1.2.5 主程序版本信息................................................................... 12

1.3 主機操作................................................................................. 13

1.4 拉伸腔基底的包被.................................................................. 14

附表：細胞與適用的包被材料..................................................... 15

1.5 拉伸腔的清洗.......................................................................... 16

1.1 細胞拉伸儀

細胞拉伸儀采用高性能ARM芯片，通電后主界面如圖1-1所示。

圖1-1 細胞拉伸儀工作界面

1.2 觸摸屏界面

1.2.1 CELL TANK選項卡

儀器程序初始化完成后，會自動進入細胞拉伸主界面，“CELL TANK"部分如圖1-1所示。

軟件主界面具備拉伸程序啟停、運行情況顯示、外設情況顯示以及拉伸方案參數設計等功能。“CELL TANK"用于進行拉伸程序的啟停、顯示，并可進行運行方案選擇、電機以及外設控制。

圖2-1 細胞拉伸儀主界面“PROGRAM"部分

“CELL TANK"界面分為六大功能區：1程序運行參數顯示區，2外設控制及顯示區，3拉伸曲線顯示區，4拉伸方案選擇及電機控制區，5其他顯示區，6系統設置區。

圖2-2“CELL TANK"界面功能分區

（1）程序運行參數顯示區

拉伸程序運行參數顯示區域主要負責進行拉伸程序相關參數的顯示，當前程序中只顯示程序運行總時間（TOTAL TIME）和程序已經運行的時間（TIME RUN）， 為用戶提供程序運行進度顯示。

（2）外設控制及顯示區

溫度以及二氧化碳控制。

該區域內左邊為參數顯示標簽，顯示當前環境溫度及二氧化碳濃度，右邊為輸入文本框，用于輸入需要保持的溫度數值以及二氧化碳數值（如圖2-3）。

圖2-3 外控設置及顯示區域示意圖

輸入完成后，系統會根據參數調用外部元件進行自動調整，如溫度控制或是二氧化碳控制。

（3）拉伸曲線顯示區

拉伸曲線顯示區域分為三個部分：主顯示區、測試滑條以及絕對距離顯示，如圖2-4（a）和（b）。主顯示區域為一圖表，橫坐標為時間，表示拉伸程序運行時間；縱坐標為距離，表示拉伸設備（電機）運行距離。表中有兩條線：黑色和紅色。黑色線用于表示相對零位置，紅色線用于表示電機即將運行的軌跡，紅線上的綠點則表示當前電機運行位置。

圖2-4（a）拉伸曲線顯示區域

圖 2-4（b）

測試滑條用于顯示曲線上每個點所在位置，可以通過圖標下方的滑條進行調整顯示顯示位置，該滑條可以通過系統設置菜單進行打開或關閉。電機絕對位置則用于顯示當前電機所在的絕對位置（注意，圖表顯示的是電機相對位置）。

（4）拉伸方案選擇及電機控制區域

拉伸方案選擇及電機控制區域由五個獨立按鍵和一個方案選擇按鍵組成。五個獨立按鍵分別為：“START"、“STOP"、“RETURN"、“上三角"和“下三角"（如圖2-5）。分別用于控制程序的開始、停止和復位以及電機的前、后移動。方案選擇按鍵組由五個子按鍵組成，用于進行方案的選擇更替。若當前方案被選中，則方案案件組中對應的按鈕會變為紅色，未被選中則會顯示灰色。同一時間只能有一個方案被選中，如果用戶由當前方案更換為其他方案時，會自動取消當前方案的選中，并變更為下一選中方案。

圖2-5 拉伸方案選擇及電機控制區域

（5）其他顯示區域

其他顯示區域用于顯示其他相關信息，如商標、系統運行時間以及運行狀態標志位等。系統運行時間可以通過系統設置進行打開或關閉。系統運行狀態標志位會根據程序運行情況修改顯示顏色和顯示文字（如圖2-6）。程序停止運行時會將背景調整為綠色，同時顯示文字“STOP"，表示當前拉伸程序未進入運行狀態。程序開始運行時，會將背景顏色調整為紅色，同時顯示文字“RUN"，表示當前程序已經進入運行狀態。

圖2-6 系統運行狀態標志位顯示示例

系統運行時間用于顯示從系統上電開始運行到當前所經過的時間，為細胞拉伸儀的拉伸程序運行提供時間參考。其可以通過系統設置菜單中的開關進行關閉（或顯示）。

（6）系統設置區域

點擊左下角設置區域圖標時，會在屏幕中央彈出系統設置界面（如圖2-7）， 此時可以對程序進行系統設置，如打開（或關閉）系統時鐘顯示，或是打開（或關閉）測試滑條標線顯示。

圖2-7 設置區域示例

1.2.2 PROGRAM選項卡

 “PROGRAM"界面分為四個功能區：1拉伸方案參數修改區域，2拉伸方案信息顯示區域，3拉伸方案操作區域，4程序版本信息顯示區域。

圖2-8 “PROGRAM"界面功能區示意

（1）方案參數修改區域

軟件共預置了5個方案，命名為Program 0-4，每個方案中包含至多16段參數以及重復次數（REPETITION）和中斷時間（BREAK），每個分段由運行模式（MODE）、運行距離（DISTANCE）和運行時間（TIME）組成。

運行模式有六個可選模式：空（NONE）、正弦前進（SIN F）、直線前進（RAMP F）、保持（HOLD）、正弦后退（SIN B）、直線后退（RAMP B），采用下拉框的形式進行選擇（如圖2-9（a））。其余參數采用文本輸入框進行編輯， 點擊文本輸入區域后，右下角會出現一個小鍵盤，以此進行參數輸入（如圖2-9（b））。

波形后的字母F或者B代表Forward以及Backward，指的是“靠近"和“遠離"的過程，兩者需要搭配使用，一般為對稱設置。來、回的距離必須一樣，否則會報錯。

Hold代表拉伸保持階段，如不實施可設置為0 s、0 mm，或不設置。REPETITION代表拉伸次數設置，BREAK代表每次之間的休息時間，如果不停止，直接設置0。

圖2-9（a）模式下拉框

圖2-9（b）文本參數輸入

（2）方案信息顯示區域

方案信息顯示區域由兩部分組成：方案曲線顯示區域、方案信息顯示區域（如圖2-10）。方案曲線區域可以對當前設置的方案進行運行曲線預覽，方案信息顯示區域則會顯示當前方案相關參數，如最大運行距離（Max distance）、重復次數（Repetition）等。

圖2-10方案顯示區域示意圖

（3）方案操作區域

方案操作區域由三個按鍵組成：“CLEAN ALL"、“SAVE ALL"、“PREVIEW"。

圖2-11 點擊“SAVE ALL"

“CLEAN ALL"用于對方案進行整體清除；“SAVE ALL"用于對方案進行保存，按下后會在界面中央出現保存確認提示框，按下界面上的“Yes"后即可保存所有方案信息（如圖2-11）；“PREVIEW"用于對當前方案進行預覽（并未保存）。

1.2.3 程序操作部分

程序控制主要分為四個部分：開始（START）、暫停（PAUSE）、停止（STOP）以及復位（RESET），如圖2-12。

圖2-12 程序操作區域

程序操作功能介紹如下：

1、START：拉伸程序啟動。

2、PAUSE：拉伸程序暫停，但不會重置程序進度。

3、STOP：拉伸程序停止，同時重置程序進度。

4、RESET：拉伸程序復位，包括清除程序運行進度以及清除所有數據輸入參數。

1.2.4 程序設置功能

在主界面的左下角有一個程序設置按鈕（如圖2-13），按下后會在主界面中央打開系統設置菜單界面（如圖2-14）。

圖2-13 程序設置按鈕

圖2-14 程序設置界面打開示例

1.2.5 主程序版本信息

在主界面左下角放置了一個版本信息按鈕（如圖2-15），用于打開細胞拉伸版本信息提示框。按下后會在界面中央打開版本信息提示框（如圖2-16）。

圖2-15 版本信息按鈕

圖2-16 版本信息提示框

版本信息提示框中會顯示當前程序版本信息、程序編寫時間以及公司相關信息等，用戶可通過版本信息提示框查看當前細胞拉伸程序版本號。

1.3 主機操作

（1）點擊藍色三角按鈕  調整兩個拉伸桿間距，使之適合拉伸腔橫桿。執行拉伸方案前，拉長距離使得膜被略微拉緊。必要時可用游標卡尺重新量測預張緊后拉伸腔的實際長度。

（2）按照1.2.2設置相關實驗參數。

（3）安裝上拉伸膜，蓋上內、外蓋，將設備放入培養箱內開始實驗。設備電源適配器的線纜通過培養箱里的內外饋通接口穿出，連接到外部插座上。

1.4 拉伸腔基底的包被

如果您使用的是新購買的拉伸膜，出廠前已經包被并輻照滅菌，可在直接加入PBS漂洗后直接開始接種細胞。為使細胞可以貼合在拉伸培養腔的基底上，需要進行包被處理。由于不同種類的細胞最佳處理方法可能不同，在這里僅介紹幾種通用的常規辦法。

（1）明膠(gelatin)

1-1無菌環境，并使用標準無菌技術和設備處理所有材料；

1-2使用PBS溶液制備2%明膠溶液；

1-3用明膠溶液覆蓋腔室底部。由于表面的疏水性，可能要使用大量的溶液。如果液滴很難擴散，請使用干凈、無菌的移液器吸頭一側將溶液“刷"過表面。并且需要重復多次才能獲得全面覆蓋；

1-4將溶液在培養箱中進行孵育，數小時或過夜；

1-5取出并立即接種細胞。繼續常規的標準細胞培養方案。

（2）基質膠(Corning Matrigel®)

2-1在培養基中制備1:20 Matrigel稀釋液；

2-2取2 mL移入每個孔中；

2-3 37°C孵育1 h；

2-4使用前再用PBS溶液清洗。

（3）膠原(collagen)

3-1無菌環境，并使用標準無菌技術和設備處理所有材料；

3-2在0.02M乙酸中制備5-10 μg/mL膠原蛋白溶液，也可以使用0.01M的HCL溶液；

3-3用溶液覆蓋腔室底部。由于表面的疏水性，可能要使用大量的溶液。如果液滴很難擴散，請使用干凈、無菌的移液器吸頭一側將溶液“刷"過表面。并且需要重復多次才能獲得全面覆蓋；

3-4將溶液在培養箱中進行孵育，數小時或過夜；

3-5取出并立即接種細胞。繼續常規的標準細胞培養方案。

（4）纖連蛋白(fibronectin)

4-1在無菌去離子水或PBS溶液中將纖連蛋白原液稀釋至50 μg/mL的濃度。注意，纖連蛋白溶液可能非常粘稠，因此可能需要輕輕吸移液體；

4-2用溶液覆蓋腔室底部。由于表面的疏水性，可能要使用大量的溶液。如果液滴很難擴散，請使用干凈、無菌的移液器吸頭一側將溶液“刷"過表面。并且需要重復多次才能獲得全面覆蓋；

4-3將溶液在培養箱中進行孵育，數小時或過夜；

4-4取出并立即接種細胞。繼續常規的標準細胞培養方案。

附表：細胞與適用的包被材料

1.5 拉伸腔的清洗

先用棉花擦拭內部，擦除細胞和以前的包被材料。如殘留較多，可用洗潔精漂洗，再用5%-7%的84消毒水浸泡10 min，再用純水清洗晾干。

不要用酒精清洗，其易使表面改性，降低粘附力以及后續的包被效果。

如膜底出現皺褶，建議更換新拉伸腔；如發現基底表面變得非常光滑，建議更換新的膜，因其親和效果已經大大衰減。

重復利用拉伸膜的一種辦法是等離子表面處理，這會使PDMS重新恢復親水狀態，提升再次包被的成功率。