体外细胞单轴循环牵伸载荷模型建立的实验研究

目的 研制一种体外细胞单轴循环牵伸模型.方法 用硅树脂材料制备带微沟槽培养皿,运用有限元软件ABAQUS分析培养皿应变分布.将肌腱干细胞(tendon stem cells,TSCs)在培养皿中培养,观察TSCs贴壁生长情况.可编程控制器(programmable logic controller,PLC)控制牵伸模型机械运行部分对培养皿周期性牵伸.按不同牵伸频率(0.5、1.0、2.0、3.0 Hz)及应变(4％、8％、16％、20％)分为16组连续牵伸24h,检测培养皿实际运行次数及位移量变化;倒置显微镜观察TSCs有无脱落及漂浮;在牵伸时间为8、12 h(频率1 Hz、应变8％)时,用激光共聚焦扫描显微镜观察细胞骨架中F-actin形态变化.结果 硅树脂培养皿应变分布较均匀,培养皿底膜有效应变范围约占总面积的91％.TSCs在培养皿中培养10 h时,全部贴壁且沿微沟槽方向生长.在不同牵伸条件下牵伸模型运行稳定,硅树脂培养皿实际运行频率、应变位移距离和设定频率及理论应变位移距离比较差异无统计学意义(P＞0.05);TSCs无明显脱落及漂浮;牵伸组F-actin束变细,部分发生断裂,红色荧光(F-actin)染色减弱且分布不均匀.结论 体外细胞单轴循环牵伸载荷模型建模成功.该模型操作简便、参数设计范围宽,可模拟不同条件进行体外贴壁细胞生物力学载荷实验研究.