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ibidi流体剪切力实验对细胞流体类型的概述

更新时间:2023-03-15   更新时间:2023-03-15   点击次数:712次

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  一、为什么要流动状态下进行细胞培养?

  

  1. 流体剪切力系统实验背景 

 

  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。

  

  这种液体流动会产生剪切应力,这是一种以多种方式影响细胞形态和行为的机械力。在许多标准中体外实验中,细胞是在无流培养的。在这些静态条件下,不能考虑剪切应力相关的细胞变化。相比之下,在流动条件下的体外细胞培养模拟了这种机械刺激,并诱导了一种更生理的、类似于体内的行为。当使用生物流体系统中的细胞(如内皮细胞或上皮细胞)时,在流动条件下工作尤其重要。  

  

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  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)。  

  

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  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。  

  

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  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特定特征的流体类型。基本上,流动类型可细分为层流和湍流:  

 

  1.层流

  

  层流被定义为没有湍流的液体运动。 流体在平行的层中流动,它们之间没有中断。 层流可以细分为以下几种:

  

  •单向层流

  

  •脉动层流

  

  •振荡层流

  

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层流剖面图。箭头代表速度的分布

  

  1)单向层流

  

  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。 

  

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