FLEXCELL 全自動體外三維細胞組織應力培養系統，它允許研究者創建 Amino、Collagen (Type I or IV)、Elastin、 ProNectin (RGD)、Laminin (YIGSR)多種包被表面的三維基質

、水凝膠支架，充分保障三維狀態下的細胞組織的水分交換、營養交換和廢物排除以及強健的細胞粘附能力。

系統的獨特性在于，細胞球體在維持三維結構的同時粘附在培養板上，其優勢在于操作更簡便而且細胞的活性也更高

水凝膠是一種狀似果凍的物質，具有高彈性、吸水性的聚合物組成的網狀物，用于組織工程中，作為幫助細胞生長和發展的支架.

利用立體水凝膠支架作為平臺，觀察不同細胞的交互作用，建立組織和器官。同時通過在立體環境中培育細胞，有助于更深入地了解細胞過程和交互作用.

FLEXCELL 全自動體外三維細胞組織應力培養系統在基質凝膠中進行三維細胞培養、構建人工生物組織，可為三維細胞、組織提供雙軸向應力和單軸向應力加載。

是當今科研界***的逼真模擬體內自然環境（三維環境和細胞組織實時應力環境）的三維細胞培養系統。

系統功能亮點：

真正意義上的三維培養——該系統以多種包被表面(Amino、Collagen (Type I or IV)、Elastin、 ProNectin (RGD)、Laminin (YIGSR))的水凝膠為細胞外基質支架——水凝膠支架在液態時包裹細胞，固態時形成交聯網絡，細胞粘附力強,良好水分、養分交換 在生物材料支架研究方面，與傳統的納米纖維支架和多孔支架相比，水凝膠支架交聯網絡中含有大量水分，可以很好地供給細胞養分,比納米纖維支架力學性優越。

同時還可以交聯生物活性因子調節細胞的生長和分化，因此水凝膠支架可以更好地模擬細胞生長所需的類組織樣物理和空間結構，

并且可塑性高、制作工藝相對簡單、臨床應用方便。由于膠原蛋白是人體內含量*豐富的蛋白(約占總蛋白25％)，是細胞外基質

中*常見的蛋白質，膠原蛋白纖維上還有精氨酸一甘氨酸**冬氨酸等氨基酸序列，可以為細胞表層整合蛋白所識別和貼附。

并且膠原蛋白本身是天然材料**排斥反應小，而且其交聯過程不需其他化學試劑的引入，可自我交聯形成凝膠三維支架，其生

物相容性更為突出。因此，膠原水凝膠受到人們的廣泛關注。

水凝膠支架三維培養優越性：

A)、多微孔支架： 多微孔支架使用方便，但它的孔徑(-1 O0 pm)遠大于平均細胞直徑(一10 pm)，因此實際相當于二維培養。

B)納米纖維支架： 納米纖維支架使用纖維狀的細胞外基質蛋白更好地模擬了三維結構， 但是它的力學性能很難達到使用要求。而水凝膠支架因在液態時包裹細胞，固態時形成交聯網絡，

可使大量細胞分散黏附于其中，使移植細胞都能接觸基質，這才相當于真正意義上的三維培養。

而且膠原凝膠是含水凝膠，營養物可以自由進出凝膠網絡，使分散于網絡 中的細胞都能得到營養，因此膠原水凝膠具有良好的親水性及細胞相容性。

除此之外，液態膠原易于添加各種生長因子，對細胞生長及分化起到重要作用。

可對三維細胞進行牽張應力加載培養，便于細胞形變研究和細胞生長動力學研究(腫瘤細胞、癌細胞往往形態發生變化)

通過Flexcell應力加載系統和三維細胞應力加載傳導儀對生長在三維環境下的細胞進行單軸向 或者雙軸向的靜態或者周期性的應力加載刺激培養，

在模擬自然體內環境下，更逼真體外模擬癌細胞、腫瘤細胞進行研究。

(Apply Strain to Cells in Three-Dimensional Gel Culture)

適合長期的三維細胞培養：細胞在Tissue Train三維培養板中生長可以自行生成3D細胞外基質，這樣的細胞球體與體內組織更為相似，也可以實現與其他類型的細胞共培養，如內皮細胞、基質細胞和上皮細胞等

三維細胞培養：使用三維組織培養模具和三維細胞培養板在凝膠支架里全自動三維培養

1)三維組織培養模具和三維細胞培養板類型豐富：

2)具有氨基酸包被表面、膠原（I型或IV）包被表面、彈性蛋白包被表面、ProNectin（RGD）包被表面、層粘連蛋白（YIGSR）包被表面的三維培養板，以增強細胞粘附能力。

科研者根據自己的細胞，有針對性的選擇適合包被表面三維培養板

3)具有可牽拉雙軸向和單軸向拉力刺激加載三維組織培養板。 大體積三維生物人工組織構建：可構建長度達35mm的生物人工組織 動力模擬實驗:可建立特制的各種模擬實驗：心率模擬實驗、步行模擬實驗、跑動模擬實驗和其他動力模擬實驗 本系統技術**性：

1）**快速的擴增細胞

2）在細胞特異性基質中進行三維的細胞高密度培養

3）擴增并獲得可用于**的有活性的原代細胞

4）在控制分化狀態的條件下擴增干細胞

5）向植入的一代細胞提供植入支架

6）長期培養分泌細胞

7）高效生產重組蛋白和疫苗

8）生產上等的糖蛋白

9）三維培養與應力刺激（形變）有機結合

10）三維凝膠壓實自動測量與面積自動計算 可用于多個領域，如研究、生物制藥加工；也可為細胞和組織培養工作提供解決方案：

1）可用于干細胞和胚體擴增及定向分化

2）可用于細胞和組織**的細胞制備

3）可用于克隆細胞，為器官移植做準備（例如hip stem, heart valve, graft）

4）可用于制備天然的生物制品（例如糖蛋白、病毒、病毒樣顆粒） 觀察細胞應力作用下實時反映：

使用Flexcell獨有的Flexcell StageFlexer顯微附屬設備，可在加力刺激的同時實時觀察細胞在三維狀態下牽拉刺激的反應 多種基質蛋白包被的尼龍網錨可以加強細胞與三維網錨的粘附結合能力

系統組織部件：

1. 原裝FlexSoft® FX-5000?、Microsoft Windows7、Microsoft Office 2010、Adobe Acrobat的電腦主機

2. FX5K? Tension FlexLink三維細胞可加力刺激培養傳導控制儀

3. Flexcell? BioFlex® baseplate三維細胞可加力刺激培養基板

4. Four gaskets四塊密封墊片

5. Four Arctangle® Loading Stations?線型的三維培養模具

6. Four Trough Loaders?線型的三維培養模具裝載站

7. Four Arctangle® Loading Stations?梯度型的三維培養模具

8. Trapezoidal Trough Loaders梯度型的三維培養模具裝載站

9. 硅膠潤滑脂

10. Plexiglas密封板

11. 干燥過濾器

12. FLEX IN 6.4mm外徑藍色硅膠管 13. FLEX OUT 9.5mm外徑自然色硅膠管 14. 9.5mm外徑藍色加力泵鏈接硅膠管 15. 220V/110V電壓自適應**保護插排

16. 2個濾水器

17. D8C正空負壓動力泵

18. Collagel® 3D水凝膠配套件

體外培養在與真實組織在結構上和功能上相似的人工組織需要以下幾個基本條件：

（1）細胞

（2）支架矩陣組織

（3）培養基和生長因子

和（4）的機械刺激。這些條件彼此相互影響，并且相互之間共同來促進形成能夠承受生物機械力的，且結構比較穩定的組織。而在人工組成形成的過程中，這些細胞按照發育途徑形成具有一定幾何形狀的細胞外基質結構。其中一些信號轉導途徑參與了細胞外基質組合物的形成。這些途徑中，有些是由細胞基質的機械變形調節，并通過膜結合蛋白，如整合素，粘著斑復合體，細胞粘附分子和離子通道傳遞到細胞內。這些途徑中細胞還可以響應配體，如細胞基質形變所釋放的細胞因子，**或生長因子等。

為了維持肌肉骨骼組織的完整性和強度，組織內細胞需要保持一定水平的內在應力。如果缺乏這種內在的應力，組織會缺少強度導致細胞結構的破壞或者組織的斷裂。目前一般認為如果在固定四肢，臥床休息或在內在應力水平的降低的情況下，將導致骨中礦物質流失，骨組織萎縮，骨骼弱化，以及合成代謝活性的降低和分解代謝活性的增加。

為了在體外培養與原生組織類似的人工組織，*重要的就是能夠創建模擬體內條件的環境。細胞在具有機械運動作用的環境中培養，可以促進細胞的新陳代謝，并可以改變細胞的形狀和其它性能。因此，在體外形成過程中建立和保持一個具備機械作用的環境（即張力，剪切力或壓縮）就成為這一過程中至關重要的。除了具備機械作用的環境，在三維環境下培養細胞可以比靜態二維培養法更好地模擬原生環境。

組織基質的尺寸和形狀也將直接影響組織內細胞的類型、大小、排列方向以及組織基質內生理作用力分布。組織內的組成也會取決于組織所受的作用力的類型。基于解剖學一些組織所處的位置，某些組織受到了拉伸力和壓縮力，并且形成了多種組織成分。比如跟腱的中部（拉伸力存在）是由致密的纖維結締組織組成，而肌腱壓靠跟骨區域（其中壓縮力存在）是由纖維軟骨組織組成。組織的形狀也與其所處具體位置所產生的功能或者功能的喪失相關。比如連接骨骼的跟腱位于跟骨交界處，而在這個位置上的跟腱也容易斷裂，其原因就在于其厚度*小。因此，特別需要對組織的原生形狀進行體外模擬，以研究其失效機理以及相關組織**機制。FLEXCELL的Tissue Train ®培養體系的開發，就是為了解決這一組織培養過程中的難題，這個培養體系通過為細胞和基質提供三維支架矩陣組織、動態的拉伸力和多種幾何模型來創建不同形狀的生物人工組織（如線性，梯形和圓形）。

FLEXCELL的Tissue Train ®培養體系是一個獨立的三維培養系統，它允許研究者在基質凝膠中創建用于細胞培養的三維幾何形狀，或使細胞構建自組裝矩陣，連接到錨定器在Tissue Train ®培養板。 FLEXCELL目前擁有模具和/或板，用于創建三個不同形狀的水凝膠：線性，梯形和圓形。該Tissue Train ®系統可用來自心臟，肌肉骨骼，皮膚，肺，胃腸道，骨髓和脂肪組織等的細胞創建生物人工構建體，（參見Flexcell文獻庫，看看研究人員目前如何使用該系統）。

圖1說明了使用Tissue Train®培養系統創建一個線性的生物人工組織（BAT）。 簡言之，Tissue Train®培養板頂上設置一個槽式Loader?，使用施加真空的FX-5000?張力系統拉動培養板的柔性底橡膠膜向下進入線性槽。用移液管把細胞和凝膠基質懸浮液分注到兩個錨之間的槽式莖。聚合后，真空經由錨釋放和線性的水凝膠或生物人工組織，已經建立了附著到培養板上的莖在東部和西部*點。

該系統以水凝膠為細胞外基質支架，水凝膠支架液態時包裹細胞，固態時形成交聯網絡，細胞粘附力強,良好水分、養分交換，同時又可以逼真模擬體內細胞組織力學環境.

工作原理:

1.以立體三維基質水凝膠為支架，細胞在培養過程中胞外基質不斷產生，并互相連接，形成組織

2.三維基質水凝膠提高組織形成所需要的水分、營養和提供細胞連接的空間.

3.在三維作用力刺激下，模擬細胞生長所需的生長環境。構建的三維組織可塑性高，便于后期分析基因表達和組織結構。

4.利用天然的細胞間相互作用來驅動三維結構的形成。此方法科學，對干細胞誘導、再生醫學、**開發等利用三維細胞培養的實驗室都可以應用

5.flexsan組織形成壓力動力測試系統可以自動記錄組織形成過程中壓實力過程，自動繪制測量三維人工組織的壓實力曲線。

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