细胞拉伸刺激培养系统 Cell Tank

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目  录..................................................................................................... 1

1.1 细胞拉伸仪............................................................................... 2

1.2 触摸屏界面............................................................................... 3

1.2.1 CELL TANK选项卡............................................................... 3

1.2.2 PROGRAM选项卡................................................................. 8

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

1.2.4 程序设置功能....................................................................... 12

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

1.3 主机操作................................................................................. 13

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

附表：细胞与适用的包被材料..................................................... 15

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

1.1 细胞拉伸仪

细胞拉伸仪采用高性能ARM芯片，通电后主界面如图1-1所示。

图1-1 细胞拉伸仪工作界面

1.2 触摸屏界面

1.2.1 CELL TANK选项卡

仪器程序初始化完成后，会自动进入细胞拉伸主界面，“CELL TANK"部分如图1-1所示。

软件主界面具备拉伸程序启停、运行情况显示、外设情况显示以及拉伸方案参数设计等功能。“CELL TANK"用于进行拉伸程序的启停、显示，并可进行运行方案选择、电机以及外设控制。

图2-1 细胞拉伸仪主界面“PROGRAM"部分

“CELL TANK"界面分为六大功能区：1程序运行参数显示区，2外设控制及显示区，3拉伸曲线显示区，4拉伸方案选择及电机控制区，5其他显示区，6系统设置区。

图2-2“CELL TANK"界面功能分区

（1）程序运行参数显示区

拉伸程序运行参数显示区域主要负责进行拉伸程序相关参数的显示，当前程序中只显示程序运行总时间（TOTAL TIME）和程序已经运行的时间（TIME RUN）， 为用户提供程序运行进度显示。

（2）外设控制及显示区

温度以及二氧化碳控制。

该区域内左边为参数显示标签，显示当前环境温度及二氧化碳浓度，右边为输入文本框，用于输入需要保持的温度数值以及二氧化碳数值（如图2-3）。

图2-3 外控设置及显示区域示意图

输入完成后，系统会根据参数调用外部元件进行自动调整，如温度控制或是二氧化碳控制。

（3）拉伸曲线显示区

拉伸曲线显示区域分为三个部分：主显示区、测试滑条以及绝对距离显示，如图2-4（a）和（b）。主显示区域为一图表，横坐标为时间，表示拉伸程序运行时间；纵坐标为距离，表示拉伸设备（电机）运行距离。表中有两条线：黑色和红色。黑色线用于表示相对零位置，红色线用于表示电机即将运行的轨迹，红线上的绿点则表示当前电机运行位置。

图2-4（a）拉伸曲线显示区域

图 2-4（b）

测试滑条用于显示曲线上每个点所在位置，可以通过图标下方的滑条进行调整显示显示位置，该滑条可以通过系统设置菜单进行打开或关闭。电机绝对位置则用于显示当前电机所在的绝对位置（注意，图表显示的是电机相对位置）。

（4）拉伸方案选择及电机控制区域

拉伸方案选择及电机控制区域由五个独立按键和一个方案选择按键组成。五个独立按键分别为：“START"、“STOP"、“RETURN"、“上三角"和“下三角"（如图2-5）。分别用于控制程序的开始、停止和复位以及电机的前、后移动。方案选择按键组由五个子按键组成，用于进行方案的选择更替。若当前方案被选中，则方案案件组中对应的按钮会变为红色，未被选中则会显示灰色。同一时间只能有一个方案被选中，如果用户由当前方案更换为其他方案时，会自动取消当前方案的选中，并变更为下一选中方案。

图2-5 拉伸方案选择及电机控制区域

（5）其他显示区域

其他显示区域用于显示其他相关信息，如商标、系统运行时间以及运行状态标志位等。系统运行时间可以通过系统设置进行打开或关闭。系统运行状态标志位会根据程序运行情况修改显示颜色和显示文字（如图2-6）。程序停止运行时会将背景调整为绿色，同时显示文字“STOP"，表示当前拉伸程序未进入运行状态。程序开始运行时，会将背景颜色调整为红色，同时显示文字“RUN"，表示当前程序已经进入运行状态。

图2-6 系统运行状态标志位显示示例

系统运行时间用于显示从系统上电开始运行到当前所经过的时间，为细胞拉伸仪的拉伸程序运行提供时间参考。其可以通过系统设置菜单中的开关进行关闭（或显示）。

（6）系统设置区域

点击左下角设置区域图标时，会在屏幕中央弹出系统设置界面（如图2-7）， 此时可以对程序进行系统设置，如打开（或关闭）系统时钟显示，或是打开（或关闭）测试滑条标线显示。

图2-7 设置区域示例

1.2.2 PROGRAM选项卡

 “PROGRAM"界面分为四个功能区：1拉伸方案参数修改区域，2拉伸方案信息显示区域，3拉伸方案操作区域，4程序版本信息显示区域。

图2-8 “PROGRAM"界面功能区示意

（1）方案参数修改区域

软件共预置了5个方案，命名为Program 0-4，每个方案中包含至多16段参数以及重复次数（REPETITION）和中断时间（BREAK），每个分段由运行模式（MODE）、运行距离（DISTANCE）和运行时间（TIME）组成。

运行模式有六个可选模式：空（NONE）、正弦前进（SIN F）、直线前进（RAMP F）、保持（HOLD）、正弦后退（SIN B）、直线后退（RAMP B），采用下拉框的形式进行选择（如图2-9（a））。其余参数采用文本输入框进行编辑， 点击文本输入区域后，右下角会出现一个小键盘，以此进行参数输入（如图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“远离"的过程，两者需要搭配使用，一般为对称设置。来、回的距离必须一样，否则会报错。

Hold代表拉伸保持阶段，如不实施可设置为0 s、0 mm，或不设置。REPETITION代表拉伸次数设置，BREAK代表每次之间的休息时间，如果不停止，直接设置0。

图2-9（a）模式下拉框

图2-9（b）文本参数输入

（2）方案信息显示区域

方案信息显示区域由两部分组成：方案曲线显示区域、方案信息显示区域（如图2-10）。方案曲线区域可以对当前设置的方案进行运行曲线预览，方案信息显示区域则会显示当前方案相关参数，如最大运行距离（Max distance）、重复次数（Repetition）等。

图2-10方案显示区域示意图

（3）方案操作区域

方案操作区域由三个按键组成：“CLEAN ALL"、“SAVE ALL"、“PREVIEW"。

图2-11 点击“SAVE ALL"

“CLEAN ALL"用于对方案进行整体清除；“SAVE ALL"用于对方案进行保存，按下后会在界面中央出现保存确认提示框，按下界面上的“Yes"后即可保存所有方案信息（如图2-11）；“PREVIEW"用于对当前方案进行预览（并未保存）。

1.2.3 程序操作部分

程序控制主要分为四个部分：开始（START）、暂停（PAUSE）、停止（STOP）以及复位（RESET），如图2-12。

图2-12 程序操作区域

程序操作功能介绍如下：

1、START：拉伸程序启动。

2、PAUSE：拉伸程序暂停，但不会重置程序进度。

3、STOP：拉伸程序停止，同时重置程序进度。

4、RESET：拉伸程序复位，包括清除程序运行进度以及清除所有数据输入参数。

1.2.4 程序设置功能

在主界面的左下角有一个程序设置按钮（如图2-13），按下后会在主界面中央打开系统设置菜单界面（如图2-14）。

图2-13 程序设置按钮

图2-14 程序设置界面打开示例

1.2.5 主程序版本信息

在主界面左下角放置了一个版本信息按钮（如图2-15），用于打开细胞拉伸版本信息提示框。按下后会在界面中央打开版本信息提示框（如图2-16）。

图2-15 版本信息按钮

图2-16 版本信息提示框

版本信息提示框中会显示当前程序版本信息、程序编写时间以及公司相关信息等，用户可通过版本信息提示框查看当前细胞拉伸程序版本号。

1.3 主机操作

（1）点击蓝色三角按钮  调整两个拉伸杆间距，使之适合拉伸腔横杆。执行拉伸方案前，拉长距离使得膜被略微拉紧。必要时可用游标卡尺重新量测预张紧后拉伸腔的实际长度。

（2）按照1.2.2设置相关实验参数。

（3）安装上拉伸膜，盖上内、外盖，将设备放入培养箱内开始实验。设备电源适配器的线缆通过培养箱里的内外馈通接口穿出，连接到外部插座上。

1.4 拉伸腔基底的包被

如果您使用的是新购买的拉伸膜，出厂前已经包被并辐照灭菌，可在直接加入PBS漂洗后直接开始接种细胞。为使细胞可以贴合在拉伸培养腔的基底上，需要进行包被处理。由于不同种类的细胞最佳处理方法可能不同，在这里仅介绍几种通用的常规办法。

（1）明胶(gelatin)

1-1无菌环境，并使用标准无菌技术和设备处理所有材料；

1-2使用PBS溶液制备2%明胶溶液；

1-3用明胶溶液覆盖腔室底部。由于表面的疏水性，可能要使用大量的溶液。如果液滴很难扩散，请使用干净、无菌的移液器吸头一侧将溶液“刷"过表面。并且需要重复多次才能获得全面覆盖；

1-4将溶液在培养箱中进行孵育，数小时或过夜；

1-5取出并立即接种细胞。继续常规的标准细胞培养方案。

（2）基质胶(Corning Matrigel®)

2-1在培养基中制备1:20 Matrigel稀释液；

2-2取2 mL移入每个孔中；

2-3 37°C孵育1 h；

2-4使用前再用PBS溶液清洗。

（3）胶原(collagen)

3-1无菌环境，并使用标准无菌技术和设备处理所有材料；

3-2在0.02M乙酸中制备5-10 μg/mL胶原蛋白溶液，也可以使用0.01M的HCL溶液；

3-3用溶液覆盖腔室底部。由于表面的疏水性，可能要使用大量的溶液。如果液滴很难扩散，请使用干净、无菌的移液器吸头一侧将溶液“刷"过表面。并且需要重复多次才能获得全面覆盖；

3-4将溶液在培养箱中进行孵育，数小时或过夜；

3-5取出并立即接种细胞。继续常规的标准细胞培养方案。

（4）纤连蛋白(fibronectin)

4-1在无菌去离子水或PBS溶液中将纤连蛋白原液稀释至50 μg/mL的浓度。注意，纤连蛋白溶液可能非常粘稠，因此可能需要轻轻吸移液体；

4-2用溶液覆盖腔室底部。由于表面的疏水性，可能要使用大量的溶液。如果液滴很难扩散，请使用干净、无菌的移液器吸头一侧将溶液“刷"过表面。并且需要重复多次才能获得全面覆盖；

4-3将溶液在培养箱中进行孵育，数小时或过夜；

4-4取出并立即接种细胞。继续常规的标准细胞培养方案。

附表：细胞与适用的包被材料

1.5 拉伸腔的清洗

先用棉花擦拭内部，擦除细胞和以前的包被材料。如残留较多，可用洗洁精漂洗，再用5%-7%的84消毒水浸泡10 min，再用纯水清洗晾干。

不要用酒精清洗，其易使表面改性，降低粘附力以及后续的包被效果。

如膜底出现皱褶，建议更换新拉伸腔；如发现基底表面变得非常光滑，建议更换新的膜，因其亲和效果已经大大衰减。

重复利用拉伸膜的一种办法是等离子表面处理，这会使PDMS重新恢复亲水状态，提升再次包被的成功率。