細(xì)胞拉伸刺激培養(yǎng)系統(tǒng) Cell Tank

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目  錄

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

1.1 細(xì)胞拉伸儀............................................................................... 2

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

1.2.1 CELL TANK選項(xiàng)卡............................................................... 3

1.2.2 PROGRAM選項(xiàng)卡................................................................. 8

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

1.2.4 程序設(shè)置功能....................................................................... 12

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

1.3 主機(jī)操作................................................................................. 13

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

附表：細(xì)胞與適用的包被材料..................................................... 15

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

1.1 細(xì)胞拉伸儀

細(xì)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(xì)胞拉伸儀工作界面

1.2 觸摸屏界面

1.2.1 CELL TANK選項(xiàng)卡

儀器程序初始化完成后，會(huì)自動(dòng)進(jìn)入細(xì)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(yùn)行情況顯示、外設(shè)情況顯示以及拉伸方案參數(shù)設(shè)計(jì)等功能。“CELL TANK”用于進(jìn)行拉伸程序的啟停、顯示，并可進(jìn)行運(yùn)行方案選擇、電機(jī)以及外設(shè)控制。

圖2-1 細(xì)胞拉伸儀主界面“PROGRAM”部分

“CELL TANK”界面分為六大功能區(qū)：1程序運(yùn)行參數(shù)顯示區(qū)，2外設(shè)控制及顯示區(qū)，3拉伸曲線顯示區(qū)，4拉伸方案選擇及電機(jī)控制區(qū)，5其他顯示區(qū)，6系統(tǒng)設(shè)置區(qū)。

圖2-2“CELL TANK”界面功能分區(qū)

（1）程序運(yùn)行參數(shù)顯示區(qū)

拉伸程序運(yùn)行參數(shù)顯示區(qū)域主要負(fù)責(zé)進(jìn)行拉伸程序相關(guān)參數(shù)的顯示，當(dāng)前程序中只顯示程序運(yùn)行總時(shí)間（TOTAL TIME）和程序已經(jīng)運(yùn)行的時(shí)間（TIME RUN）， 為用戶提供程序運(yùn)行進(jìn)度顯示。

（2）外設(shè)控制及顯示區(qū)

溫度以及二氧化碳控制。

該區(qū)域內(nèi)左邊為參數(shù)顯示標(biāo)簽，顯示當(dāng)前環(huán)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(shù)值以及二氧化碳數(shù)值（如圖2-3）。

圖2-3 外控設(shè)置及顯示區(qū)域示意圖

輸入完成后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)參數(shù)調(diào)用外部元件進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，如溫度控制或是二氧化碳控制。

（3）拉伸曲線顯示區(qū)

拉伸曲線顯示區(qū)域分為三個(gè)部分：主顯示區(qū)、測(cè)試滑條以及絕對(duì)距離顯示，如圖2-4（a）和（b）。主顯示區(qū)域?yàn)橐粓D表，橫坐標(biāo)為時(shí)間，表示拉伸程序運(yùn)行時(shí)間；縱坐標(biāo)為距離，表示拉伸設(shè)備（電機(jī)）運(yùn)行距離。表中有兩條線：黑色和紅色。黑色線用于表示相對(duì)零位置，紅色線用于表示電機(jī)即將運(yùn)行的軌跡，紅線上的綠點(diǎn)則表示當(dāng)前電機(jī)運(yùn)行位置。

圖2-4（a）拉伸曲線顯示區(qū)域

圖 2-4（b）

測(cè)試滑條用于顯示曲線上每個(gè)點(diǎn)所在位置，可以通過圖標(biāo)下方的滑條進(jìn)行調(diào)整顯示顯示位置，該滑條可以通過系統(tǒng)設(shè)置菜單進(jìn)行打開或關(guān)閉。電機(jī)絕對(duì)位置則用于顯示當(dāng)前電機(jī)所在的絕對(duì)位置（注意，圖表顯示的是電機(jī)相對(duì)位置）。

（4）拉伸方案選擇及電機(jī)控制區(qū)域

拉伸方案選擇及電機(jī)控制區(qū)域由五個(gè)獨(dú)立按鍵和一個(gè)方案選擇按鍵組成。五個(gè)獨(dú)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(fù)位以及電機(jī)的前、后移動(dòng)。方案選擇按鍵組由五個(gè)子按鍵組成，用于進(jìn)行方案的選擇更替。若當(dāng)前方案被選中，則方案案件組中對(duì)應(yīng)的按鈕會(huì)變?yōu)榧t色，未被選中則會(huì)顯示灰色。同一時(shí)間只能有一個(gè)方案被選中，如果用戶由當(dāng)前方案更換為其他方案時(shí)，會(huì)自動(dòng)取消當(dāng)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(jī)控制區(qū)域

（5）其他顯示區(qū)域

其他顯示區(qū)域用于顯示其他相關(guān)信息，如商標(biāo)、系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間以及運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志位等。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間可以通過系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行打開或關(guān)閉。系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志位會(huì)根據(jù)程序運(yùn)行情況修改顯示顏色和顯示文字（如圖2-6）。程序停止運(yùn)行時(shí)會(huì)將背景調(diào)整為綠色，同時(shí)顯示文字“STOP”，表示當(dāng)前拉伸程序未進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。程序開始運(yùn)行時(shí)，會(huì)將背景顏色調(diào)整為紅色，同時(shí)顯示文字“RUN”，表示當(dāng)前程序已經(jīng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。

圖2-6 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志位顯示示例

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間用于顯示從系統(tǒng)上電開始運(yùn)行到當(dāng)前所經(jīng)過的時(shí)間，為細(xì)胞拉伸儀的拉伸程序運(yùn)行提供時(shí)間參考。其可以通過系統(tǒng)設(shè)置菜單中的開關(guān)進(jìn)行關(guān)閉（或顯示）。

（6）系統(tǒng)設(shè)置區(qū)域

點(diǎn)擊左下角設(shè)置區(qū)域圖標(biāo)時(shí)，會(huì)在屏幕中央彈出系統(tǒng)設(shè)置界面（如圖2-7）， 此時(shí)可以對(duì)程序進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，如打開（或關(guān)閉）系統(tǒng)時(shí)鐘顯示，或是打開（或關(guān)閉）測(cè)試滑條標(biāo)線顯示。

圖2-7 設(shè)置區(qū)域示例

1.2.2 PROGRAM選項(xiàng)卡

 “PROGRAM”界面分為四個(gè)功能區(qū)：1拉伸方案參數(shù)修改區(qū)域，2拉伸方案信息顯示區(qū)域，3拉伸方案操作區(qū)域，4程序版本信息顯示區(qū)域。

圖2-8 “PROGRAM”界面功能區(qū)示意

（1）方案參數(shù)修改區(qū)域

軟件共預(yù)置了5個(gè)方案，命名為Program 0-4，每個(gè)方案中包含至多16段參數(shù)以及重復(fù)次數(shù)（REPETITION）和中斷時(shí)間（BREAK），每個(gè)分段由運(yùn)行模式（MODE）、運(yùn)行距離（DISTANCE）和運(yùn)行時(shí)間（TIME）組成。

運(yùn)行模式有六個(gè)可選模式：空（NONE）、正弦前進(jìn)（SIN F）、直線前進(jìn)（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(jìn)行選擇（如圖2-9（a））。其余參數(shù)采用文本輸入框進(jìn)行編輯， 點(diǎn)擊文本輸入?yún)^(qū)域后，右下角會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小鍵盤，以此進(jìn)行參數(shù)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(yuǎn)離”的過程，兩者需要搭配使用，一般為對(duì)稱設(shè)置。來、回的距離必須一樣，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)。

Hold代表拉伸保持階段，如不實(shí)施可設(shè)置為0 s、0 mm，或不設(shè)置。REPETITION代表拉伸次數(shù)設(shè)置，BREAK代表每次之間的休息時(shí)間，如果不停止，直接設(shè)置0。

圖2-9（a）模式下拉框

圖2-9（b）文本參數(shù)輸入

（2）方案信息顯示區(qū)域

方案信息顯示區(qū)域由兩部分組成：方案曲線顯示區(qū)域、方案信息顯示區(qū)域（如圖2-10）。方案曲線區(qū)域可以對(duì)當(dāng)前設(shè)置的方案進(jìn)行運(yùn)行曲線預(yù)覽，方案信息顯示區(qū)域則會(huì)顯示當(dāng)前方案相關(guān)參數(shù)，如最大運(yùn)行距離（Max distance）、重復(fù)次數(shù)（Repetition）等。

圖2-10方案顯示區(qū)域示意圖

（3）方案操作區(qū)域

方案操作區(qū)域由三個(gè)按鍵組成：“CLEAN ALL”、“SAVE ALL”、“PREVIEW”。

圖2-11 點(diǎn)擊“SAVE ALL”

“CLEAN ALL”用于對(duì)方案進(jìn)行整體清除；“SAVE ALL”用于對(duì)方案進(jìn)行保存，按下后會(huì)在界面中央出現(xiàn)保存確認(rèn)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(duì)當(dāng)前方案進(jìn)行預(yù)覽（并未保存）。

1.2.3 程序操作部分

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

圖2-12 程序操作區(qū)域

程序操作功能介紹如下：

1、START：拉伸程序啟動(dòng)。

2、PAUSE：拉伸程序暫停，但不會(huì)重置程序進(jìn)度。

3、STOP：拉伸程序停止，同時(shí)重置程序進(jìn)度。

4、RESET：拉伸程序復(fù)位，包括清除程序運(yùn)行進(jìn)度以及清除所有數(shù)據(jù)輸入?yún)?shù)。

1.2.4 程序設(shè)置功能

在主界面的左下角有一個(gè)程序設(shè)置按鈕（如圖2-13），按下后會(huì)在主界面中央打開系統(tǒng)設(shè)置菜單界面（如圖2-14）。

圖2-13 程序設(shè)置按鈕

圖2-14 程序設(shè)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(gè)版本信息按鈕（如圖2-15），用于打開細(xì)胞拉伸版本信息提示框。按下后會(huì)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(huì)顯示當(dāng)前程序版本信息、程序編寫時(shí)間以及公司相關(guān)信息等，用戶可通過版本信息提示框查看當(dāng)前細(xì)胞拉伸程序版本號(hào)。

1.3 主機(jī)操作

（1）點(diǎn)擊藍(lán)色三角按鈕  調(diào)整兩個(gè)拉伸桿間距，使之適合拉伸腔橫桿。執(zhí)行拉伸方案前，拉長距離使得膜被略微拉緊。必要時(shí)可用游標(biāo)卡尺重新量測(cè)預(yù)張緊后拉伸腔的實(shí)際長度。

（2）按照1.2.2設(shè)置相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)。

（3）安裝上拉伸膜，蓋上內(nèi)、外蓋，將設(shè)備放入培養(yǎng)箱內(nèi)開始實(shí)驗(yàn)。設(shè)備電源適配器的線纜通過培養(yǎng)箱里的內(nèi)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(jīng)包被并輻照滅菌，可在直接加入PBS漂洗后直接開始接種細(xì)胞。為使細(xì)胞可以貼合在拉伸培養(yǎng)腔的基底上，需要進(jìn)行包被處理。由于不同種類的細(xì)胞最佳處理方法可能不同，在這里僅介紹幾種通用的常規(guī)辦法。

（1）明膠(gelatin)

1-1無菌環(huán)境，并使用標(biāo)準(zhǔn)無菌技術(shù)和設(shè)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(kuò)散，請(qǐng)使用干凈、無菌的移液器吸頭一側(cè)將溶液“刷”過表面。并且需要重復(fù)多次才能獲得全面覆蓋；

1-4將溶液在培養(yǎng)箱中進(jìn)行孵育，數(shù)小時(shí)或過夜；

1-5取出并立即接種細(xì)胞。繼續(xù)常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞培養(yǎng)方案。

（2）基質(zhì)膠(Corning Matrigel®)

2-1在培養(yǎng)基中制備1:20 Matrigel稀釋液；

2-2取2 mL移入每個(gè)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(huán)境，并使用標(biāo)準(zhǔn)無菌技術(shù)和設(shè)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(kuò)散，請(qǐng)使用干凈、無菌的移液器吸頭一側(cè)將溶液“刷”過表面。并且需要重復(fù)多次才能獲得全面覆蓋；

3-4將溶液在培養(yǎng)箱中進(jìn)行孵育，數(shù)小時(shí)或過夜；

3-5取出并立即接種細(xì)胞。繼續(xù)常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞培養(yǎng)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(kuò)散，請(qǐng)使用干凈、無菌的移液器吸頭一側(cè)將溶液“刷”過表面。并且需要重復(fù)多次才能獲得全面覆蓋；

4-3將溶液在培養(yǎng)箱中進(jìn)行孵育，數(shù)小時(shí)或過夜；

4-4取出并立即接種細(xì)胞。繼續(xù)常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞培養(yǎng)方案。

附表：細(xì)胞與適用的包被材料

1.5 拉伸腔的清洗

先用棉花擦拭內(nèi)部，擦除細(xì)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(xù)的包被效果。

如膜底出現(xiàn)皺褶，建議更換新拉伸腔；如發(fā)現(xiàn)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(jīng)大大衰減。

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