一、為什么要流動狀態下進行細胞培養?
1. 流體剪切力系統實驗背景
液體是所有生物的重要組成部分。許多細胞類型被運動的液體所包圍。例如:
* 形成血管內層的血管內皮細胞,
* 形成淋巴管內層的淋巴管內皮細胞,
* 腎和肺的上皮細胞。
這種液體流動會產生剪切應力,這是一種以多種方式影響細胞形態和行為的機械力。在許多標準中體外實驗中,細胞是在無流培養的。在這些靜態條件下,不能考慮剪切應力相關的細胞變化。相比之下,在流動條件下的體外細胞培養模擬了這種機械刺激,并誘導了一種更生理的、類似于體內的行為。當使用生物流體系統中的細胞(如內皮細胞或上皮細胞)時,在流動條件下工作尤其重要?! ?/p>
血管中的內皮細胞(上)處于持續流動狀態。使用流動下的體外細胞培養(下),可以模擬這些生理條件。
2、流動/剪切應力對細胞的影響
剪切應力是由液體對頂端細胞膜的摩擦引起的機械力。在體內,一些貼壁細胞類型暴露于生物流體系統中的機械剪切應力,如血液和淋巴管或腎單位。這種機械刺激對細胞的生理行為和粘附特性有很大的影響。細胞通過改變離子通道激活、基因表達和整個細胞層的重組來對剪切力做出反應。
剪切應力的測量單位是達因/平方厘米(dyn/cm2)。生理剪切應力值的范圍從0.5到120 dyn/cm,且取決于血管類型(例如,動脈或靜脈)、組織(例如,腦、結締組織或心臟)和生物體的大小(例如,小鼠、大鼠或人類)?! ?/p>
人臍靜脈內皮細胞(HUVEC)流動條件(20 dyn/cm2)下,在µ-Slide I?0.4Luer中培養超過9天。原代細胞在實驗前24小時用腺病毒LifeAct載體轉導?! ?/p>
二、不同類型的流動簡要介紹
在不同的組織和環境中會出現幾種具有特定特征的流體類型?;旧希鲃宇愋涂杉毞譃閷恿骱屯牧鳎骸 ?/p>
1.層流
層流被定義為沒有湍流的液體運動。 流體在平行的層中流動,它們之間沒有中斷。 層流可以細分為以下幾種:
•單向層流
•脈動層流
•振蕩層流
層流剖面圖。箭頭代表速度的分布
1)單向層流
在大多數小的健康生物血管中,例如小動脈和靜脈中會遇到單向層流。 在體內某些細胞,例如內皮細胞和腎上皮細胞,經常暴露于流動中。
在實驗上,通過在低壁通道中灌注介質,并通過保持流動方向和速度隨時間恒定來實現單向層流?!?/p>