細胞三維應力儀是研究細胞在仿生力學微環境中響應機制的核心設備，通過精確施加拉伸、壓縮或剪切力，揭示機械信號對細胞遷移、分化及功能調控的作用。其操作高度依賴無菌環境、參數精準、成像同步與生物相容性保障。若使用不當，易導致細胞死亡、數據失真或設備損傷。
細胞三維應力儀應遵循準備嚴謹、加載漸進、監測實時的原則，才能實現力準、像清、數真。
一、使用前準備
3D基質制備：
在無菌條件下將細胞均勻混入預冷的膠原I或Matrigel（濃度2–5mg/mL），迅速注入培養腔，37℃聚合30分鐘；
設備校準：
啟動前執行微柱剛度校準或力傳感器零點歸位，確保牽引力計算基準準確；
環境預設：
開啟溫控（37℃）、CO2（5%）及濕度模塊，穩定≥30分鐘后再放入樣品。
二、規范加載與實驗流程
預加載適應：
先施加低幅值（如1%應變）、低頻（0.1Hz）預刺激10分鐘，使細胞適應力學環境；
參數設定科學：
根據細胞類型選擇加載模式：
成纖維細胞：單軸拉伸，5–10%應變，1Hz；
心肌細胞：搏動式拉伸，8%應變，1–2Hz；
腫瘤細胞：靜態基質剛度梯度（0.5–50kPa）；
避免突變加載：
應變速率控制在≤1%/s，防止細胞膜破裂或骨架解聚。
三、實時監測與數據采集
同步成像：
連接倒置熒光顯微鏡，每5–10分鐘自動拍攝F-actin（鬼筆環肽染色）或核形變圖像；
力-響應關聯：
利用配套軟件（如TFMAnalyzer）實時生成牽引力矢量圖，觀察應力集中區域；
活性監控：
加入Calcein-AM/PI雙染，確認加載過程中細胞存活率＞90%。
四、實驗結束與清潔
緩釋卸載：
逐步降低應變至0，避免彈性回彈損傷細胞；
無菌回收：
若需后續分子檢測，用預冷PBS輕柔洗脫，收集細胞進行qPCR或WB；
系統清洗：
拆卸培養腔，用70%乙醇超聲10分鐘，再用無菌水沖洗，60℃烘干備用。
