细胞动力学

编辑:残缺网互动百科 时间:2020-01-18 05:09:55
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细胞动力学是研究生物系统人工系统中细胞群体的来源、变化、分布和运动规律,以及研究各种条件对这些过程如何影响的一门科学。研究细胞发生、命运决定与细胞再生、分化、凋亡、粘联、迁徙等非线性系统动力学,以及生物形态发生的基因相互作用、基因印记、细胞信息传导、基因调控网络的系统理论等研究,进入了基因型-表现型复杂系统研究系统遗传学领域。
当代细胞动力学的研究集中在细胞群体的增殖比例上,因为这一指标常常可以代表细胞的增殖活性。
中文名
细胞动力学
内    容
研究生物系统人工系统细胞群体
相    关
来源、变化、分布和运动规律
类    型
非线性系统动力学

细胞动力学详细介绍

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任何细胞群体都由三种细胞组成。一种是处在不断增殖状态的细胞,它决定了肿瘤的增长;二是暂时不进入增殖状态的静止细胞,也叫G0期细胞,它是肿瘤复发的基础,三是无增殖能力的细胞。
肿瘤的增殖比例是增殖细胞在肿瘤三种状态总细胞数中的比例,它决定着肿瘤的生长速度。
任何增殖状态的细胞都有自己的增殖周期,即从一个子细胞生成为与它自身完全相同的两个子细胞为止的这一阶段。
这一增殖周期由4个时相组成,包括G1期,即DNA合成前期,为S期作准备;S期为DNA合成期;G2期为DNA合成后期,为M期创造条件;M期为有丝分裂期。
G1期时间长短不定,从数小时到数日,S期仅为数小时,G2期与M期均为几小时。
可见细胞群体的增殖速度不仅和增殖比例有关,也和增殖周期有关,二者更全面地代表增殖活性。
细胞动力学研究基础和关键是体外细胞培养机械加力装置的研制
由于生物体内器官和组织结构极其复杂,生物个体也存在较大差异,致使在体细胞的力学环境复杂多样,从而增加在体细胞力学行为研究的难度。
由于生物体内的细胞、细胞膜极小,宏观力学加载方法和实验技术无法直接使用,因此,寻找合适细胞力学加载方法和能模拟生命体内细胞组织生长生物力环境的细胞组织体外机械力加载装置,实现体外分离和建立合适的加载模型是细胞力学研究面临的首要问题。

细胞动力学五类模型

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体外细胞培养机械加力装置常用模型:
1、FX-5000T细胞拉应力加载装置模型
FX-5000T细胞牵张拉伸应力加载模型 FX-5000T细胞牵张拉伸应力加载模型
1)该系统对二维、三维细胞和组织提供轴向和圆周应力加载;
  2)基于柔性膜基底变形、受力均匀;
  3)可实时观察细胞、组织在应力作用下的反应;
  4)可有选择性地封阻对细胞的应力加载;
  5)同时兼备多通道细胞压力加载功能;
  6)与Flex Flow平行板流室配套,可以在牵拉细胞的同时
施加流体切应力;
  7)多达4通道,可4个不同程序同时运行,进行多个不同拉伸形变率对比实验;
  8)同一程序中可以运行多种频率,多种振幅和多种波形;
  9)更好地控制在超低或超高应力下的波形;
  10)多种波形种类:静态波形、正旋波形、心动波形、三角波形、矩形以及各种特制波形;
11)电脑系统对牵张拉伸力加载周期、大小、频率、持续时间精确智能调控
典型应用范围:加载分析各种细胞在应力刺激下的生物化学反应:
例如:骨骼细胞、肺细胞、心肌细胞、血细胞、皮肤细胞、肌腱细胞、韧带细胞、软骨细胞和骨细胞、肾膀胱细胞、平滑肌细胞/尿路上皮及尿路上皮细胞、眼上皮细胞、眼小梁组织细胞、肾小管上皮细胞、肠上皮细胞、胃上皮细胞等细胞牵张拉伸力加载。
  2、FX-5000C细胞压应力加载装置模型
FX-5000C细胞压力加载系统模型 FX-5000C细胞压力加载系统模型
1)该系统对各种组织、三维细胞培养物提供周期性或静态的压力
加载;
2)基于柔性膜基底变形、受力均匀;
3)可实时观察细胞、组织在压力作用下的反应;
4)可有选择性地封阻对细胞的应力加载;
5)同时兼备多通道细胞牵拉力加载功能;
6)多达4通道,可4个不同程序同时运行,进行多个不同压
力形变率对比实验;
7)同一程序中可以运行多种频率(0.01- 5 Hz),多种振幅和多种波形;
8)更好地控制在超低或超高应力下的波形;
9)多种波形种类:静态波形、正旋波形、心动波形、三角波形、矩形以及各种特制波形;
10)电脑系统对压力加载周期、大小、频率、持续时间精确智能调控
  典型应用范围:
检测各种组织和细胞在压力作用下的生物化学反应,例如:胃上皮细胞、肠上皮细胞、软骨组织, 椎间盘骨组织,肌腱组织,韧带组织,以及从肌肉、肺(肺细胞)、心脏、血管、皮肤、肌腱、韧带、软骨和骨中分离出来的细胞。
  3、组织工程三维细胞组织拉力加载装置模型
三维细胞动力加载培养系统模型 三维细胞动力加载培养系统模型
1).对生长在三维状态下的细胞及组织进行单轴向或者双轴向
的静态或者周期性的应力加载实验,可智能、精准诱导来自各种细
胞、组织在拉应力作用下发生的生化生理变化,专业、细腻的阐释了
体外细胞、组织机械力刺激加载、力学信号感受和响应机制。对研究
细胞的形态结构及功能,细胞的生长、发育、成熟、增殖、衰老、凋
亡、死亡及癌变以及通路表达,细胞信号传导及基因表达的调控,细胞的分化及其调控机理具有重要意义;
2)为体外培育的细胞提供精确的,可控制的,可重复的,静态的或者周期性的
应力变化;
3).可感应各种细胞、组织在应力刺激下的生物化学反应,例如:骨骼细胞、肌腱细胞、韧带细胞、
软骨细胞、成骨细胞以及肺细胞、心肌细胞、上皮组织细胞的机械力加载培养;
4)特制的显微附属设备,在细胞及组织加力刺激培养的同时,实时观察细胞组织在力刺激下的反应;
5).使用Flexcell专门程序,可建立特制的各种模拟实验,如心率模拟实验,步行模拟实验,跑动模拟
实验和其他运动力模拟实验;
6)可在体外模拟仿真体内各种细胞组织动力学周期过程,如静态波形、正旋波形、心动波形、三角
波形、矩形波形以及各种特制波形;
7).可使用种子细胞构建长度达35mm的生物人工组织,并可在体外模拟仿真体内力学环境进行培养测
试组织力属性;
8).真正意义上的三维培养—该系统以水凝胶为细胞外基质支架,水凝胶支架液态时包裹细胞,固态时形成
交联网络,细胞粘附力强,良好水分、养分交换,同时又可以逼真模拟体内细胞组织力学环境;
9).三维组织培养模具和三维细胞培养板类型丰富,具有亲水氨基酸、胶原(I型或IV)、弹性蛋白、
ProNectin(RGD)包被表面、层粘连蛋白(YIGSR)包被表面,细胞粘附能力强。科研者根据自己的细胞组
织,有针对性的选择适合包被表面三维培养板;
10).特制梯形三维培养模具,可以进行三维肌腱、肌肉组织、软骨组织的培养
4、STR-4000细胞流体切应力加载装置模型
细胞动力学之细胞流体切应力加载系统模型 细胞动力学之细胞流体切应力加载系统模型
为细胞提供各种形式的流体切应力:稳流式切应力、脉冲式切应力
或者往返式切应力。
在经过特殊基质蛋白包被的25x 75x 1.0mm细胞培养载片上
培养细胞。
计算机控制的蠕动泵可以调节切应力大小从0-35 dynes/cm
通过Osci-Flow液体控制仪提供往返式或脉冲式流体切应力。
检测细胞在液流作用下的排列反应。
设备易拆卸并可高温消毒。
可以在经过特殊包被的6个细胞培养载片上同时培养细胞。
提供两个液流脉冲阻尼器。
5、Flexflow系流体切应力与拉力同时混合加载装置模型
细胞牵张拉伸力与流体切应力同时加载模型 细胞牵张拉伸力与流体切应力同时加载模型
FlexcellFlexFlow显微切应力加载设备(SHEAR Stress device)
1)可以在提供流体切应力的同时抻拉细胞,测试血管和结绨组织
细胞对液体流动的实时反应。
2)为培育在StageFlexer硅胶模表面或者基质蛋白包被的细胞培养
片上的细胞提供切应力。
3)使用FX-5000T应力加载系统抻拉细胞,并且可以在实验前,
实验中或者实验后提供切应力。
4)计算机控制蠕动泵,调节切应力大小,从0-35 dynes/cm2
5)使用标准正立式显微镜实时观察细胞在切应力下的反应。
6)检测细胞在流体作用下的排列反应。
7)检测在液体切应力下各种激活剂/抑制剂对细胞反应的影响。
使用荧光团例如FURA-2检测细胞内[Ca2+]ic或者其它离子对切应力反应。
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