細(xì)胞三維應(yīng)力儀是研究細(xì)胞在仿生力學(xué)微環(huán)境中響應(yīng)機(jī)制的核心設(shè)備，通過精確施加拉伸、壓縮或剪切力，揭示機(jī)械信號對細(xì)胞遷移、分化及功能調(diào)控的作用。其操作高度依賴無菌環(huán)境、參數(shù)精準(zhǔn)、成像同步與生物相容性保障。若使用不當(dāng)，易導(dǎo)致細(xì)胞死亡、數(shù)據(jù)失真或設(shè)備損傷。
細(xì)胞三維應(yīng)力儀應(yīng)遵循準(zhǔn)備嚴(yán)謹(jǐn)、加載漸進(jìn)、監(jiān)測實(shí)時的原則，才能實(shí)現(xiàn)力準(zhǔn)、像清、數(shù)真。
一、使用前準(zhǔn)備
3D基質(zhì)制備：
在無菌條件下將細(xì)胞均勻混入預(yù)冷的膠原I或Matrigel（濃度2–5mg/mL），迅速注入培養(yǎng)腔，37℃聚合30分鐘；
設(shè)備校準(zhǔn)：
啟動前執(zhí)行微柱剛度校準(zhǔn)或力傳感器零點(diǎn)歸位，確保牽引力計算基準(zhǔn)準(zhǔn)確；
環(huán)境預(yù)設(shè)：
開啟溫控（37℃）、CO2（5%）及濕度模塊，穩(wěn)定≥30分鐘后再放入樣品。
二、規(guī)范加載與實(shí)驗(yàn)流程
預(yù)加載適應(yīng)：
先施加低幅值（如1%應(yīng)變）、低頻（0.1Hz）預(yù)刺激10分鐘，使細(xì)胞適應(yīng)力學(xué)環(huán)境；
參數(shù)設(shè)定科學(xué)：
根據(jù)細(xì)胞類型選擇加載模式：
成纖維細(xì)胞：單軸拉伸，5–10%應(yīng)變，1Hz；
心肌細(xì)胞：搏動式拉伸，8%應(yīng)變，1–2Hz；
腫瘤細(xì)胞：靜態(tài)基質(zhì)剛度梯度（0.5–50kPa）；
避免突變加載：
應(yīng)變速率控制在≤1%/s，防止細(xì)胞膜破裂或骨架解聚。
三、實(shí)時監(jiān)測與數(shù)據(jù)采集
同步成像：
連接倒置熒光顯微鏡，每5–10分鐘自動拍攝F-actin（鬼筆環(huán)肽染色）或核形變圖像；
力-響應(yīng)關(guān)聯(lián)：
利用配套軟件（如TFMAnalyzer）實(shí)時生成牽引力矢量圖，觀察應(yīng)力集中區(qū)域；
活性監(jiān)控：
加入Calcein-AM/PI雙染，確認(rèn)加載過程中細(xì)胞存活率＞90%。
四、實(shí)驗(yàn)結(jié)束與清潔
緩釋卸載：
逐步降低應(yīng)變至0，避免彈性回彈損傷細(xì)胞；
無菌回收：
若需后續(xù)分子檢測，用預(yù)冷PBS輕柔洗脫，收集細(xì)胞進(jìn)行qPCR或WB；
系統(tǒng)清洗：
拆卸培養(yǎng)腔，用70%乙醇超聲10分鐘，再用無菌水沖洗，60℃烘干備用。
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