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细胞培养中的流动条件影响

更新时间:2023-02-10      点击次数:458

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剪切力是一种切向作用于它所应用表面的力,是由于流体流动中存在速度梯度而产生的。较慢的流体流动将降低同相邻流体层的速度,而较快的流动层将对较慢的层产生加速作用。剪切应力(τ)定义为单位面积的力(τ=F/A,其中τ-剪切应力,F-施加的力,A-材料表面的截面积)。剪切应力以达因/平方厘米(dyn/cm²)为单位计量。


许多细胞类型都被流动的液体包围,当流体的不同部分相对于彼此移动时,会对夹在中间的细胞施加力。然而,许多常规的体外实验中,细胞都是在没有流动的情况下培养的,即静态条件。理想状态是,流动下的体外细胞培养模拟机械刺激并诱导更接近生理的、类似体内的行为。

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细胞通过改变离子通道激活、基因表达和整个细胞层的重组来对剪切应力作出反应。生理剪切应力值取决于血管类型、组织和生物体的大小。哺乳动物和昆虫细胞对剪切应力非常敏感。首先,它们没有细胞壁。其次,它们相对较大。剪切场中的小细胞仅经历微小的速度差异;而较大的细胞会经历更大的速度差异,因此在相同的剪切场中会受到更大的力。

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荧光显微镜下人肺微血管内皮细胞 (HPMEC)。右图进行静态培养,左图流动培养(2.3 dym/cm²,72小时后)。