力學(xué)刺激的生物學(xué)效應(yīng)和它們的作用機(jī)制目前已在許多細(xì)胞類型和組織中開(kāi)始研究，人們對(duì)它們?cè)诩?xì)胞分化、基因表達(dá)、細(xì)胞和組織生長(zhǎng)以及傷口愈合的修復(fù)和功能整合中所起的作用十分重視。如周期性應(yīng)變可影響細(xì)胞形態(tài)，導(dǎo)致細(xì)胞骨架重排。不同的應(yīng)力刺激可導(dǎo)致骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化方向改變，周期性加載可影響組織工程軟骨中細(xì)胞增殖等。
設(shè)計(jì)特定的體外力學(xué)加載實(shí)驗(yàn)裝置使力學(xué)刺激作用于所培養(yǎng)的細(xì)胞， 觀察細(xì)胞受應(yīng)力作用后的增殖、凋亡、分化，以及細(xì)胞力學(xué)特性、基因、蛋白和酶的表達(dá)等的變化，對(duì)于了解機(jī)械應(yīng)力是如何被細(xì)胞感受并傳遞至細(xì)胞內(nèi)，最終導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生一系列生物學(xué)效應(yīng)的確切機(jī)制是目前生物力學(xué)領(lǐng)域發(fā)展十分迅速的一種研究方法。
基底形變加載技術(shù)開(kāi)始于彈性細(xì)胞培養(yǎng)膜的問(wèn)世。裝置的設(shè)計(jì)思路是以彈性膜作為基底材料，通過(guò)將細(xì)胞種植于彈性膜上，由裝置產(chǎn)生可控制的運(yùn)動(dòng)使得彈性膜發(fā)生形變， 而培養(yǎng)在彈性膜表面上的細(xì)胞因基底的形變而受力，從而實(shí)現(xiàn)拉伸應(yīng)力下細(xì)胞生長(zhǎng)規(guī)律研究的可能性。這種加載裝置的加力方式較為合適，且不限制實(shí)驗(yàn)周期，是目前一種較為理想的實(shí)驗(yàn)裝置，可用于各種細(xì)胞的體外力學(xué)加載，主要用于研究牽張力對(duì)體外培養(yǎng)細(xì)胞增殖和代謝等的影響。
現(xiàn)有的一般基底拉伸裝置拉伸頻率、變形大小范圍有限，且裝置設(shè)計(jì)完成后，相關(guān)參數(shù)不易更改，造成適用面有限。從測(cè)量情況看，在1 Hz控制頻率下，由于使用硅膠管內(nèi)徑限制及蠕動(dòng)泵本身參數(shù)影響，液體流量受到一定限制，膜難以達(dá)到10%以上的伸長(zhǎng)比。而非平面系統(tǒng)通過(guò)可變形的圓形基底的運(yùn)動(dòng)來(lái)施加應(yīng)變，能夠提供較大范圍的應(yīng)變刺激；然而該裝置中，彈性基膜在不同位置的應(yīng)變分布不均勻，這就給實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析帶來(lái)了系統(tǒng)誤差。
針對(duì)不同細(xì)胞所需研究的加載或?yàn)轭l率拉伸或?yàn)檫B續(xù)拉伸，Cell&Force開(kāi)發(fā)了Cell Tank系列精密拉伸裝置，模擬體內(nèi)環(huán)境并是細(xì)胞動(dòng)態(tài)反饋可視化。與使用者現(xiàn)有顯微成像儀器組成可視化觀察裝置，即可在加載過(guò)程中進(jìn)行定時(shí)、定點(diǎn)的觀察基底膜細(xì)胞的變化，而無(wú)需移動(dòng)細(xì)胞培養(yǎng)單元，避免了培養(yǎng)膜及細(xì)胞被污染的可能性。
實(shí)時(shí)在線：在拉伸時(shí)同步對(duì)活細(xì)胞進(jìn)行成像。兼容透射光和高NA熒光顯微鏡，包括浸沒(méi)物鏡。
通用安裝架：允許與許多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡和載物臺(tái)廣泛兼容，并可根據(jù)要求提供其他安裝選項(xiàng)。
獨(dú)立環(huán)境控制模塊：可選環(huán)境控制單元，用于顯微鏡載物臺(tái)培養(yǎng)?？蓪?duì)生物培養(yǎng)條件控制，包括溫度、濕度和CO2濃度等。
