實驗名稱:貼壁細胞超聲脫壁技術(shù)研究實驗
研究方向:超聲震蕩系統(tǒng)設(shè)計與適配、細胞脫壁技術(shù)的可行性驗證、脫壁技術(shù)的關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化
實驗?zāi)康模?/strong>本實驗研究了一種超聲震蕩細胞脫壁方法,設(shè)計了綜合考慮脫壁自動化應(yīng)用需求和實驗需求的超聲換能單元,并以輸入信號、瓶內(nèi)液體、距離位置等控制參數(shù)為變量進行實驗,探究了超聲脫壁過程中各參數(shù)對脫壁效果的影響,得到了最佳脫壁效果的對應(yīng)控制參數(shù)。
測試設(shè)備:
1、超聲震蕩系統(tǒng):控制中心、信號發(fā)生器、高壓功率放大器(ATA-4052)、示波器(DZ4000)、超聲換能單元、直線滑臺、步進電機、夾持器,實驗框圖如圖1。
2、細胞實驗相關(guān)設(shè)備:亮場顯微鏡、細胞培養(yǎng)箱、離心機、T75培養(yǎng)瓶、臺盼藍檢測相關(guān)設(shè)備。
3、輔助設(shè)備與耗材:不同類型培養(yǎng)基、生理鹽水、血清替代物、青鏈霉素、各類生長因子等。

圖1超聲震蕩系統(tǒng)
實驗過程:
超聲震蕩系統(tǒng)由控制中心、信號發(fā)生、信號檢測、移動控制和超聲震蕩組成??刂浦行牟倏匦盘柊l(fā)生和移動控制部分,控制信號發(fā)生器產(chǎn)生實驗所需信號后,經(jīng)高功率放大器(ATA-4052,Aigtek,中國)放大及示波器(DZ4000,rigol,中國)信號檢測,然后輸入超聲換能單元。超聲換能單元由4個超聲波換能器(40k60,廣源達,中國)正方形排列組成。直線滑臺帶動細胞培養(yǎng)瓶,通過調(diào)節(jié)貼壁細胞層與換能器的間距d,來調(diào)整細胞在超聲能場中的位置。超聲換能器上放置的凹槽負責(zé)承載超聲波傳導(dǎo)介質(zhì)。
實驗結(jié)果:
1、最佳參數(shù)確定:當(dāng)超聲換能器輸入電壓255V、超聲頻率159~161kHz掃頻、超聲時間2min、細胞與超聲換能器距離3mm、震蕩液體為12mL生理鹽水時,T75瓶中細胞脫壁面積達95%,細胞成活率達70%,脫落效果參數(shù)K值達67%。
2、各參數(shù)影響規(guī)律:
(1)電壓與細胞脫落率正相關(guān)、與細胞成活率負相關(guān),增大電壓可提高脫壁率但會加重細胞損傷,見圖2。
(2)細胞脫落率與頻率無線性關(guān)系,但頻率越高細胞成活率越高,160kHz左右時脫壁效果最佳;同頻率區(qū)間內(nèi),掃頻脈沖的脫壁率高于持續(xù)脈沖和突發(fā)脈沖,見圖3。
(3)細胞與超聲裝置距離3mm時脫壁效果最佳,過近(2mm)因物理接觸增加細胞損傷,過遠(4mm)脫壁率下降,見圖4。
(4)瓶內(nèi)液體為純生理鹽水時脫壁效果最優(yōu),含培養(yǎng)基的液體脫壁率較低;液體體積12mL(高度1.6mm)時,脫壁率與成活率綜合表現(xiàn)最佳,見圖5。

圖2電壓對細胞脫落影響

圖3頻率對細胞脫壁影響

圖4距離對細胞脫壁影響

圖5瓶內(nèi)液體對細胞脫壁影響
產(chǎn)品推薦:ATA-4052C高壓功率放大器

圖:ATA-4052C高壓功率放大器指標(biāo)參數(shù)
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