加拿大Cellscale公司Biotester型

雙軸測試系統(tǒng)

A,，高分辨率CCD攝像機(jī)提供同步視頻跟蹤和分析。

B,，提供照明和鏡頭以捕捉出色的圖像質(zhì)量,。

C，我們的BioRake++方法可快速方便地安裝樣品,。

D,，集成的機(jī)器控制和數(shù)據(jù)收集非常緊湊，專為測試靈活性而設(shè)計(jì),。

E,，高分辨率控制可對小樣本進(jìn)行測量。

F,，簡潔的USB接口,，方便連接主機(jī)。

CellScale生物材料測試是精密生物材料和力學(xué)生物學(xué)測試系統(tǒng)的++++者，CellScale的產(chǎn)品正在全球30多個(gè)國家的+++學(xué)術(shù)和商業(yè)機(jī)構(gòu)中使用,。

CellScale的機(jī)械測試系統(tǒng)使研究人員能夠表征生物材料的力學(xué)性能,，幫助研究人員發(fā)現(xiàn)疾病的原因，改善醫(yī)療和設(shè)備,，推進(jìn)再生醫(yī)學(xué)和其他基礎(chǔ)科學(xué)研究,，從而改善人類健康。

Biotester軟組織力學(xué)測試系統(tǒng)-總代理 是一款雙軸拉伸測試系統(tǒng),?？蓪浗M織和生物材料進(jìn)行定性研究測試，能實(shí)時(shí)捕捉材料的動態(tài)圖像并同步顯示,，分析力與位移以及同步視頻圖像用于分析結(jié)果和驗(yàn)證,，所得數(shù)據(jù)可輸出為標(biāo)準(zhǔn)的電子表格，或者導(dǎo)入到分析軟件中進(jìn)行分析,。        

X,、Y軸處于同一個(gè)平面上，能對平面組織進(jìn)行單軸或雙軸拉力測量,，位移和力控制,、循環(huán)測試、蠕變,、預(yù)加載和非等軸雙向加載都很容易規(guī)定,。

夾具具有掛載梳或直接夾住的固定系統(tǒng)，多種測試模式可選,。

應(yīng)用領(lǐng)域：

Biotester軟組織力學(xué)測試系統(tǒng)-總代理 可用于生物組織,、醫(yī)療器械、紡織品,、橡膠材料,、塑料薄膜、金屬,、復(fù)合材料的研究,。

在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，主要用于人工皮膚,、人造血管,、人++++、人工角膜,、人工鞏膜,、人工肌腱、人工++,、人工軟組織,、人工椎間盤、人工纖維環(huán)等生物材料的測試,。

可用于橡膠,、塑料、紡織品,、布匹,、紙張、薄膜等高分子材料的各向同性或者各向異性研究和測試,，用于測量膜材強(qiáng)度,、彈性模量等多種力學(xué)性質(zhì)。

樣品要求：

測試樣本不小于3×3毫米,，不大于15×15毫米,，可以進(jìn)行多模塊周期的、拉伸和松弛測試,。

產(chǎn)品提供控溫浴槽,，配備培養(yǎng)基加熱腔和溫度傳感器，以保持標(biāo)本處于合適的生理?xiàng)l件,。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

由于生物材料定向取向的微觀結(jié)構(gòu),雙軸測試對于理解其機(jī)械性能而言是至關(guān)重要的,。BioTester系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使雙軸測試變得簡單，使用戶可以專注于結(jié)果而不是測試本身,。

自2008年推出以來,，隨著它的不斷改進(jìn)和與世界各地用戶的合作深入，使該系統(tǒng)已經(jīng)成為生物材料檢測的黃金標(biāo)準(zhǔn),。

BioTester匯集了生物材料質(zhì)量檢測所需的所有++功能：

• 一個(gè)溫度控制的培養(yǎng)基槽,，以保持標(biāo)本處于合適的生理?xiàng)l件,。

• 多種附著方法可支持多種樣品尺寸和特性。

• 用于非接觸應(yīng)變測量和測試驗(yàn)證的集成成像系統(tǒng)。

• 可拆卸和可清洗的組件易于清潔,。

BioTester提供多種夾持方法。擁有++技術(shù)的BioRakes可快速準(zhǔn)確地安裝小至3毫米的標(biāo)本,。系繩安裝系統(tǒng)讓每個(gè)附著點(diǎn)處受力均勻,。夾具對于十字形試樣和單軸試驗(yàn)非常有用。

掛載梳的每根尖齒都經(jīng)過電化學(xué)銳化,，可以輕松刺穿硬和脆弱的組織樣本,，能進(jìn)行磁力安裝，便于清潔或更換,。

帶實(shí)時(shí)圖像和數(shù)據(jù)的可配置測試軟件：

易于使用的控制軟件為用戶提供了完整的測試規(guī)程控制,。位移和力控制、循環(huán)測試,、蠕變,、預(yù)加載和非等軸雙向加載都很容易規(guī)定。所有測試參數(shù)都可以作為模板存儲以供將來使用。在測試過程中,，軟件通過實(shí)時(shí)圖像和數(shù)據(jù)圖形向用戶提供持續(xù)的反饋,。

機(jī)械測試的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是對數(shù)據(jù)的理解。BioTester圖像分析軟件讓用戶可以查看測試圖像,，數(shù)字追蹤樣本表面上的點(diǎn),，并量化局部應(yīng)變場。通過追蹤多點(diǎn)組成的網(wǎng)格,，可以研究樣品不同區(qū)域的應(yīng)變,。        

技術(shù)參數(shù)：

測試樣本        不小于3×3毫米，不大于15×15毫米,，可以進(jìn)行多模塊周期的,、拉伸和松弛測試。手動升降機(jī)構(gòu),，USB 接口

CCD 相機(jī)        集成的高分辨率CCD 相機(jī)可以為動態(tài)成像提供同步視頻跟蹤,，速率不小于15 幀/秒，分辨率不小于1280*960,。

壓力傳感器        0.5, 1.5, 2.5, 5, 10, 23N

力度傳導(dǎo)執(zhí)行器        拉伸時(shí)大速率不小于10mm/s

應(yīng)變率        對5mm樣本的大應(yīng)變率不小于200%/S,。

力度性        不小于力度傳感器容量的0.2%

空間分辨率        驅(qū)動器空間分辨率不小于 0.1um，圖像分析時(shí)的空間分辨率不大于1/8 pixel ,。

數(shù)據(jù)速率        大數(shù)據(jù)速率為100Hz,。

控溫浴槽        體積200 mL

掛載梳        五套，套適用于3.0-5.0mm樣品,，第二套適用于5.5-7.5mm樣品,，第三套適用于7.5-9.5mm樣品，第四套適用于9.0-11.0mm樣品,，第五套適用于11.0-13.0mm樣品,。電化學(xué)銳化，磁力安裝,，齒間距從0.7毫米到2.2毫米

大循環(huán)頻率        2Hz

CellScale- BioTeste雙軸測試系統(tǒng)功能與應(yīng)用：

隨著組織和關(guān)節(jié)方面的計(jì)算機(jī)建模越來越成為常規(guī)的定義復(fù)雜生物力學(xué)的常規(guī)方法,，這些模型中包含的組織的力學(xué)性質(zhì)必須準(zhǔn)確，才能獲得有意義的結(jié)果,。對于大多數(shù)計(jì)算組織模型的組織,，所需的機(jī)械性能是通過測試組織在生理力學(xué)環(huán)境下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。生物組織幾乎總是各向異性的,，同時(shí)包含液相和固相,，這兩個(gè)特點(diǎn)使得對生物組織的粘彈性和的材料特性的測量，變得比一般的傳統(tǒng)材料更為復(fù)雜,。

                       試樣應(yīng)力應(yīng)變圖

 許多組織,，在體內(nèi)的力學(xué)環(huán)境下存在,。有些負(fù)載沿一個(gè)軸，如跟腱,，而另一些負(fù)載是沿多軸,，比如動脈。為了反映體內(nèi)組織負(fù)荷的情況,，通過雙軸試驗(yàn)確定材料的性能越來越普遍,。到目前為止,，雙軸測試已被用于評估不同的軟組織,，包括皮膚、心肌,、心包,、半月板、主動脈,、胸膜,、鞏膜、纖維環(huán),、動脈,、下腔靜脈等，CellScle公司的BioTester被設(shè)計(jì)用于對體內(nèi)的變形超過1%,、平面尺寸3-15毫米的軟組織樣本進(jìn)行雙向力力學(xué)測試,。雙軸向測試通常是在方形薄試樣上進(jìn)行，通過夾具,、耙或縫線在每個(gè)邊固定,。然后，樣品通過兩個(gè)軸加載,，同時(shí)使用在線負(fù)載傳感器記錄力的大小,。在測試過程中，通過跟蹤表面應(yīng)變或?qū)⒅聞悠魑灰婆c原始樣本大小相比較來測量樣本應(yīng)變,。

一般的雙軸測量裝置

組織的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)可以用來確定其彈性模量,。材料的彈性模量是材料的線彈性的表示。通過計(jì)算應(yīng)力-應(yīng)變曲線的線性區(qū)域的斜率可以找到它,。

1,、 水凝膠的機(jī)械力學(xué)特性

為再生醫(yī)學(xué)和組織工程的目的，一系列的從天然的到合成的生物材料水凝膠已經(jīng)被描述和研究,，每一種材料各有它們的具體優(yōu)點(diǎn)和局限性,。天然起源的水凝膠，如膠原蛋白或變性明膠,，透明質(zhì)酸和基質(zhì)膠,，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于商業(yè)化的細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）模擬,，提供了促進(jìn)細(xì)胞存活和細(xì)胞相互作用的生物環(huán)境。然而,，這些材料組成的變化,，及其復(fù)雜性和與細(xì)胞相互作用理解的不透徹，限制了其應(yīng)用,。此外,，起源相關(guān)的安全問題，也限制了這些材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的使用,。

使用合成技術(shù)獲得水凝膠,，可以預(yù)測成分和調(diào)整特性，然而合成的水凝膠缺乏和細(xì)胞進(jìn)行相互作用的生物活性線索,。也有的研究人員將天然的與合成的水凝膠混合,，已獲得具有協(xié)同效應(yīng)的水凝膠。

在2D和3D的組織工程研究中,，需要有良好機(jī)械力學(xué)特性的支架材料,。電紡絲技術(shù)是一種有吸引力的形成三維支架材料的方法，但為了防止降解,，必須在電紡絲進(jìn)行化學(xué)交聯(lián),。還有的科研人員對水凝膠采用乙二醇等交聯(lián)劑，使天然的水凝膠形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),。

隨著3D生物打印技術(shù)的推廣和逐漸普及,，以水凝膠為代表的生物材料的研發(fā)必將是熱點(diǎn)。水凝膠的機(jī)械力學(xué)性能,，是評價(jià)水凝膠優(yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo)之一,。

CellScale公司的Biotester雙向拉伸測試儀，能夠在X軸進(jìn)行設(shè)定位移拉伸,，在Y軸設(shè)定力學(xué)參數(shù)拉伸,，并可以維持材料的溫度在37度，可以設(shè)定拉伸的速度,、時(shí)間,、拉伸大值以及循環(huán)次數(shù)等，全程高速相機(jī)保留拉伸記錄,，并有專門的圖像分析軟件對保存圖像進(jìn)行分析,。

圖B 顯示用PEF交聯(lián)的水凝膠在不同明膠比例條件下，位移和雙向應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系圖

2,、 股動脈本構(gòu)參數(shù)的測量

股動脈（FPA）阻塞會降低血液流向下肢,，引起的外周動脈疾病PAD是一個(gè)損害生活質(zhì)量甚至導(dǎo)致死亡的重要因素。每個(gè)病人在PAD上面的花費(fèi)甚至超過冠狀動脈疾病和腦血管疾病,，主要是因?yàn)橹委熓⌒枰貜?fù)性的治療,。由于有超過45%的病人采用支架植入,，結(jié)果導(dǎo)致超過一半的病人需要重新手術(shù)。

雖然臨床治療失敗的原因并不是很清楚,，但股動脈在肢體屈伸中的變形肯定有重要的影響,。股動脈承受著嚴(yán)重的彎曲、扭曲和壓縮,，給++++材料和裝置帶來了嚴(yán)重挑戰(zhàn),。而且，如果材料和裝置不能適應(yīng)這種屈伸,，會帶來動脈損傷,，損害細(xì)胞和生物化學(xué)功能，終導(dǎo)致再狹窄和治療失敗,。

為此發(fā)展的具++人個(gè)性化特點(diǎn)的計(jì)算機(jī)模型,，能有助于選擇合適的材料和裝置。但是,，這些模型嚴(yán)重依賴于描述動脈行為的本構(gòu)模型。目前在理論上可行的模型是Kamenskiy等在2014年發(fā)表的Holzapfel-Gasser-Ogden（HGO）模型,，對縱向彈性蛋白和周向平滑肌細(xì)胞的描述,，顯示了不同年齡組被動彈性股動脈性質(zhì)的描述。這個(gè)模型的運(yùn)用就需要測定八個(gè)本構(gòu)參數(shù),，這八個(gè)參數(shù)的獲得需要通過Biotester雙向力學(xué)測試儀來得到,。

對70-80歲老人的縱向彈性蛋白和周向平滑肌的雙向力學(xué)測試

3、 藥物引起的心臟和肺纖維化

越來越多的多巴胺類藥物,，被用于帕金森等神經(jīng)疾病的治療,，以促進(jìn)大腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的產(chǎn)生。多巴胺是神經(jīng)胸痛藥物治療的靶標(biāo),，在全身都有表達(dá),，但會更多的分泌表達(dá)在人體胃腸道和肺道，以及整個(gè)心血管系統(tǒng),，包括心肌和++++,。因此，長期使用這些藥物可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的病人發(fā)病率,，通過藥物的非靶向作用,，導(dǎo)致肺和心臟的纖維化等不良反應(yīng)。

另外,，麥角堿性藥物似乎也是特別有問題的一批減食欲劑和帕金森氏病治療藥物,，這類藥物引起纖維化及++++腦的結(jié)構(gòu)變化。

因此將各種體外生物模型經(jīng)過藥物分子的作用,，測試各種模型在藥物分子作用后的力學(xué)特點(diǎn),，以排斥能引起心臟和肺纖維化的藥物,，顯得尤為重要。因此哈佛大學(xué)的Andrew K. Capulli等在NIT資金的資助下,，借助CellSacle公司的BioTester等儀器進(jìn)行了藥物對心臟纖維化影響的研究,，發(fā)表了論文《Acute pergolide exposure stiffens engineered valve interstitial cell tissues and reduces contractility in vitro》。

在進(jìn)行24小時(shí)的藥物處理后,，用Biotester進(jìn)行雙向拉伸力學(xué)測試,，以確定藥物對組織剛度和強(qiáng)度的影響。

4,、 ++++替代物研究

終末期++++病通常用++++置換來緩解因心臟病引起的心臟,、肺部或全身問題，這些++++置換物提高了大多數(shù)病人的生存質(zhì)量,，但也有許多限制,。主要的缺陷是不能和活體組織一起生長和修復(fù)，特別是對青春期處于快速發(fā)育階段的兒童,，需要進(jìn)行多次的++++更換,。

++++組織工程尋求解決上述問題，已達(dá)到能適應(yīng)人體發(fā)育需要,，進(jìn)行生長和適應(yīng),。因此需要對++++進(jìn)行一些里定量測試，包括生物機(jī)械力學(xué)測試,，以評估組織工程瓣膜對不同發(fā)育階段的適應(yīng)性,。

5、腕管綜合征研究

迄今為止,，對腕橫韌帶的雙軸彈性只進(jìn)行了有限的研究,，但腕橫韌帶是腕關(guān)節(jié)的重要結(jié)構(gòu)，與腕管綜合征有直接關(guān)系,。不同區(qū)域,、方向和性別的人的腕橫韌帶在雙軸彈性模量上有差異，對這些參數(shù)的測試有助于改進(jìn)計(jì)算機(jī)模型和本構(gòu)方程,，從而促進(jìn)腕管綜合征的治療,。

6、右心室力學(xué)研究

右心室衰竭是肺動脈高壓患者死亡的主要原因,，具有高致殘率和死亡率,，然而右心室收到的力學(xué)負(fù)載非常復(fù)雜，本身的結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜,，目前對其機(jī)械力學(xué)特性的理解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能給臨床診斷和治療提供有力支撐,。生物被動力學(xué)性能測定的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)方法

當(dāng)前測試生物樣品的機(jī)械力學(xué)特性的標(biāo)準(zhǔn)方法，是采用雙軸加載和應(yīng)變測量裝置,。通過使用雙向力學(xué)測試系統(tǒng),，可以建立生物組織的本構(gòu)模型（應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系）和測定其力學(xué)性能變化,。

BioTester與超聲掃描聯(lián)合作用，對右心室壁進(jìn)行三維測試,。

Biotester關(guān)鍵字：

雙軸力學(xué)性能,，應(yīng)力松弛行為，豬房室++++小葉,，應(yīng)變效應(yīng),，膠原蛋白，++++組織,，生物力學(xué)性能,，骨小梁微結(jié)構(gòu)，乳頭肌,，心肌,，人心臟，機(jī)械行為,，半月形++++,，雙軸變形，特定層的組織生物力學(xué),，豬房室瓣前小葉,，電紡超分子血管支架，機(jī)械損傷表征,，人腎小動脈，循環(huán)應(yīng)變,，細(xì)胞外基質(zhì)轉(zhuǎn)變,。基于圖像的軟材料和生物組織力學(xué)特性,，單軸環(huán)試驗(yàn)分析,，自體心包變化，瓣膜重建,，組織水平力學(xué)性能,，細(xì)胞外基質(zhì)研究，牛頸靜脈瓣膜組織,，區(qū)域雙軸力學(xué),，三尖瓣前葉，三尖瓣瓣膜,，生物力學(xué)建模,，雙軸力學(xué)行為，豬房室++++小葉,，牛大隱靜脈瓣膜小葉,，鈣化,，人股pop動脈，動脈僵硬度,，小腦血管生物力學(xué)梁,，增生裂片，左側(cè)房室瓣膜,，劇烈的等距運(yùn)動,，穿刺，凍干組織工程血管基質(zhì),，個(gè)性化主動脈根,，頸總動脈，皮膚細(xì)胞外基質(zhì),，傷口愈合,，粘彈性行為，層間基質(zhì),，椎間盤纖維環(huán),，徑向和周向加載方向，組織工程++++,，壓力誘導(dǎo)骨折,，豬脊柱，纖維環(huán),，雙電紡超分子聚合物,，豬皮質(zhì)腦膜，粘彈性,，彈性纖維網(wǎng)絡(luò),，層間基質(zhì)，纖維環(huán),，椎間盤,，初始支架厚度，機(jī)械平衡,，工程性心血管組織,，平面雙軸測試，耙,，薄片,，腰椎間盤突出癥，機(jī)械穩(wěn)健的冰晶石,，脂肪組織工程學(xué),，生物力學(xué)表征，人硬腦膜，水凝膠,，聚己內(nèi)酯模型,，主動脈瓣組織，雙軸變形,，剪切應(yīng)力,，血管移植，各向異性力學(xué)性能,，豬房室瓣膜,，雙軸力學(xué)數(shù)據(jù)，豬房室瓣葉,，雙軸力學(xué)特性,，房室瓣膜，雙軸實(shí)驗(yàn),，電彈性體,，雙軸力學(xué)性能，牛頸靜脈瓣膜瓣葉組織,，股動脈支架,，軸向和徑向壓縮，軸向張力,，彎曲,，扭轉(zhuǎn)變形，本構(gòu)模型,，人股動脈,，本構(gòu)模型，頸靜脈,，靜脈瓣葉,，超彈性小管，心小管,，軟復(fù)合材料工程，生物可吸收的彈性體植入物,，仿生++++,，肢體扭曲，人動脈,，電紡水凝膠支架,，無損力學(xué)表征，膨脹測試,，血栓形成,，腹主動脈瘤破裂，椎旁肌肉被動剛度改建，脊柱剛度,，纖維束,，人腰椎纖維，尿道膀胱,，胃腸道組織,，泌尿道重建，羊膜,，椎間盤突出癥瓣膜,，低溫保存的人++++，++++組織工程,，雙軸定量,，深層橫腕韌帶，生物力學(xué)表征,，升主動脈瘤,，生物力學(xué)特性，心臟腔室微結(jié)構(gòu),，綿羊模型,，各向異性++++，有限元逆分析,，人類股動脈,，親水性納米復(fù)合材料涂層，硅酮水凝膠,，脫細(xì)胞組織工程++++,，葉片回縮，雙向拉伸測試,，豬頸動脈,，調(diào)節(jié)纖維取向，應(yīng)變控制酶促降解,，納米復(fù)合涂層,，血管臺式模型，環(huán)纖維化,，循環(huán)雙軸拉伸載荷,，平面雙軸測試，++++置換,，平面雙軸測試,，軟生物組織，生物聚合物納米纖維,，耦合剛度,，纖維取向重塑，右心室心肌，雙軸測試,，椎間盤老化,，層間基質(zhì)，脂肪衍生的組織工程性++++,，雙軸應(yīng)力,，++++小葉，等軸線

CellScale公司Biotester平面雙軸測試系統(tǒng)-全國代理

平面雙軸測試系統(tǒng)是一款雙軸拉伸測試系統(tǒng),?？蓪浗M織和生物材料進(jìn)行定性研究測試，能實(shí)時(shí)捕捉材料的動態(tài)圖像并同步顯示,，分析力與位移以及同步視頻圖像用于分析結(jié)果和驗(yàn)證,，所得數(shù)據(jù)可輸出為標(biāo)準(zhǔn)的電子表格，或者導(dǎo)入到分析軟件中進(jìn)行分析,。

X,、Y軸處于同一個(gè)平面上，能對平面組織進(jìn)行單軸或雙軸拉力測量,，位移和力控制,、循環(huán)測試、蠕變,、預(yù)加載和非等軸雙向加載都很容易規(guī)定,。

夾具具有掛載梳或直接夾住的固定系統(tǒng)，多種測試模式可選,。

研究課題：大豆蛋白質(zhì)/纖維素納米纖維支架模擬皮膚胞外基質(zhì),，增強(qiáng)愈傷能力

研究背景：

       長期以來，大豆蛋白及其提取物因其高蛋白,、高礦物質(zhì)含量的特點(diǎn)被廣泛用于食品領(lǐng)域,。近，研究發(fā)現(xiàn)大豆蛋白質(zhì)還有一些潛在的有益健康的特性（如增加皮膚再生能力）,。大豆蛋白質(zhì)含有一些與胞外基質(zhì)（ECM）和雌激素類似的生物活性因子,，是動物蛋白和內(nèi)源性雌激素的便宜替代物，既可口服也可局部用藥,。以大豆蛋白為基礎(chǔ)生產(chǎn)的++++可模擬ECM微環(huán)境,，并可保持環(huán)境濕潤，但制造這些纖維仍存在很多困難,。

研究思路：

       使用旋轉(zhuǎn)噴射紡絲（RJS）的方法開發(fā)全植物基（醋酸纖維（CA）和大豆蛋白水解物（SPH））的納米++++，研究其理化性質(zhì)及在傷口愈合過程中的生物學(xué)功能,。

研究方法：

1,、將CA與CA/SPH按不同配比混合，溶于六氟異丙醇（HFIP），RJS法制作成納米纖維材料,。若要培養(yǎng)細(xì)胞,，則在蓋玻片上制作材料，紫外照射滅菌,。