摘要：目前研究力学因素对细胞行为的影响很大程度上依赖于离体实验,基于此本文研制了一种具有较大均匀应变区域的培养室,其中含有以直线电机为动力,频率高达20 Hz的细胞拉伸加载装置,可对细胞施加力学作用。本文以应变均匀为目标,基底厚度为变量,利用有限元技术对传统培养室的基板底部进行优化,最后构建了切面为“M”型结构的新型培养室三维模型,并采用三维数字图像相关法(3D-DIC)检测应变场和位移场的分布,以验证数值模拟结果。实验结果表明,新型细胞培养室增大了应变加载的准确性和均匀区域,较优化前提高了49.13%~52.45%。另外,利用该新型培养室初步研究了在同一应变、不同加载时间下舌鳞癌细胞的形态变化。综上,本文构建的新型细胞培养室结合了以往技术的优点,可传递均匀精准的应变,以便用于广泛的细胞机械生物学研究。

摘要：细胞的生物力学研究正成为热点。目前,贴壁细胞拉压应变加载装置已在实验室中应用,但贴壁细胞应变加载的有效率存在缺陷。通过优化硅胶小室底面的厚度,通过有限元分析获得小室底面M形曲面的截面,通过制造模具和硅胶成型,研制了新型硅胶小室。结果表明:对于新型小室预期在1%,5%和10%应变场,应变均匀有效面积达到95%,93%和92%,较传统硅胶小室平板基底的应变场有效率分别提高了11.7%,65.9%和178.06%。优化后的硅胶小室厚度变化符合动态加载中柔性基底膜的均匀性要求,增大了贴壁细胞在应变载荷中的有效均匀面积,提高了应变加载的准确率,具有很高的实用价值。