一、產品概述

血管細胞生物力學是LumeGen血管生物反應器的核心研究領域，由美國Tissue Growth Technologies（TGT）公司研發生產。該系統通過在體外模擬體內血管的力學環境，研究力學信號對血管內皮細胞和平滑肌細胞功能、表型和基因表達的調控機制。TGT成立于1990年，是quan球第①家將生物反應器產品化和模組化的公司，憑借五十多年的設計實務經驗，開發了一系列精巧模組化的生物組織工程技術系統。Instron于2013年收購了TGT，將其納入材料測試與組織工程解決方案體系。

在正常生理環境中，動脈血管始終處于血壓和血流的作用下，血壓和血流所引起的機械應力——周向應力和切應力——始終作用于血管壁。當這些機械應力發生改變時，就會導致血管產生功能和結構的適應性變化。LumeGen系統可以模擬出更接近在體狀態的血液動力學環境，同時消除了在體神經及體液因素對血管活動的影響，便于有效控制單一的實驗條件。

二、血管細胞生物力學研究的核心內容

LumeGen系統支持以下血管細胞生物力學研究：

1. 剪切應力對內皮細胞功能的影響：層流剪切應力通過維持內皮細胞的正常表型，起著保護血管免受動脈粥樣硬化侵害的作用，而擾流或震蕩剪切應力則促進動脈粥樣硬化的發生

2. 周向應力對平滑肌細胞的作用：壓力負荷對血管平滑肌細胞增殖、遷移和表型轉化的影響

3. 力學信號轉導通路研究：血管細胞如何感知和響應力學信號

4. 應變下體外培養動脈的蛋白組學、分子信號傳導研究

5. 體外培養血管中膜平滑肌細胞基因表達的影響

6. 不同壓力條件對體外培養動脈中膜平滑肌細胞增殖與凋亡的影響

7. 血管內皮細胞在體外應力培養前后的形態學分析

三、技術參數

四、系統組成

LumeGen血管細胞生物力學研究平臺由以下核心組件構成：

• 培養艙：模塊化設計，便于支架安裝和細胞種植，聚碳酸酯透明可拆卸窗口，標準尺寸適用2-6mm內徑、10-60mm長度，5個端口用于培養基接入、導管探頭插入和樣品采集

• 6Vr脈動壓力刺激器：40N直線電機，結構緊湊、耐腐蝕、可置于培養箱內運行，最大壓力200mmHg，支持用戶自定義正弦波或生理壓力波形

• GrowthWorks控制軟件：第五代設計，支持多波形控制、數據采集和多電機運行，用戶自定義刺激方案，可配置運行4個刺激器，同時監測多達16個傳感器

五、系統優勢

• 放入標準培養箱內，模擬人體環境溫度，為體外構建的血管提供脈動壓應力/切應力刺激培養環境

• 可長時間進行體外血管脈沖壓應力/流體刺激三維培養

• 可分別調節脈沖壓力與切應力大小，控制定常流與脈動流等血液流動環境

• 在線精確觀測壓力變化情況

• 集成CCD千分尺用于測量樣本順應性，實時記錄管徑擴張率與壓力的關系

• 腔室由生物惰性材料制成，可121℃高壓濕熱滅菌