在生物力學、組織工程與再生醫學研究中,國產細胞牽張系統通過施加可控的周期性拉伸力,研究細胞在應力刺激下的增殖、分化與信號響應。其自主研發的突破,標志著我國生命科學儀器的崛起。
國產細胞牽張系統由多個精密模塊協同構成,每一部分都為仿生、精準、智能而設計。

1、牽張加載平臺
采用高精度步進電機或伺服電機驅動,配合滾珠絲杠或彈性膜片結構,實現對培養皿或柔性基底的精確拉伸。可編程控制拉伸頻率(0.1-3Hz)、幅度(0-20%應變)與波形(正弦波、方波、靜態拉伸),精準模擬心肌搏動、呼吸運動等生理節律。
2、生物相容性培養腔
集成恒溫(37℃)、恒濕(>95%RH)與CO?濃度(5%)控制系統,維持細胞生長所需環境。腔體采用醫用級透明材料(如聚碳酸酯),便于顯微觀察。密封設計防止污染,支持無菌操作,適配多種培養皿與多孔板。
3、柔性基底與應變傳遞層
使用硅膠膜(PDMS)或生物高分子材料制成彈性基底,細胞貼附其上。基底邊緣固定于可動夾具,當平臺運動時,均勻傳遞應變至細胞層。表面經等離子處理或涂覆膠原蛋白,增強細胞黏附力。
4、控制與數據采集系統
配備嵌入式工控機或外接電腦,運行自主開發的控制軟件。可設定多組實驗程序,實時監控拉伸狀態。部分型號集成力傳感器,反饋實際施加的應力值,實現閉環控制,提升重復性與準確性。
5、顯微接口與實時觀測模塊
預留標準顯微鏡接口,支持倒置熒光顯微鏡、相差顯微鏡在線觀察。可配合延時攝影,記錄細胞形態變化、骨架重排或鈣離子波動,實現“力學-生物學”同步分析。
6、多通道并行設計
支持多孔獨立控制或分組編程,實現不同拉伸參數的并行實驗。例如,同一系統內同時進行0%、5%、10%應變的對照研究,大幅提升科研效率與數據可比性。