细胞三维应力仪是研究细胞在仿生力学微环境中响应机制的核心设备，通过精确施加拉伸、压缩或剪切力，揭示机械信号对细胞迁移、分化及功能调控的作用。其操作高度依赖无菌环境、参数精准、成像同步与生物相容性保障。若使用不当，易导致细胞死亡、数据失真或设备损伤。
细胞三维应力仪应遵循准备严谨、加载渐进、监测实时的原则，才能实现力准、像清、数真。
一、使用前准备
3D基质制备：
在无菌条件下将细胞均匀混入预冷的胶原I或Matrigel（浓度2–5mg/mL），迅速注入培养腔，37℃聚合30分钟；
设备校准：
启动前执行微柱刚度校准或力传感器零点归位，确保牵引力计算基准准确；
环境预设：
开启温控（37℃）、CO2（5%）及湿度模块，稳定≥30分钟后再放入样品。
二、规范加载与实验流程
预加载适应：
先施加低幅值（如1%应变）、低频（0.1Hz）预刺激10分钟，使细胞适应力学环境；
参数设定科学：
根据细胞类型选择加载模式：
成纤维细胞：单轴拉伸，5–10%应变，1Hz；
心肌细胞：搏动式拉伸，8%应变，1–2Hz；
肿瘤细胞：静态基质刚度梯度（0.5–50kPa）；
避免突变加载：
应变速率控制在≤1%/s，防止细胞膜破裂或骨架解聚。
三、实时监测与数据采集
同步成像：
连接倒置荧光显微镜，每5–10分钟自动拍摄F-actin（鬼笔环肽染色）或核形变图像；
力-响应关联：
利用配套软件（如TFMAnalyzer）实时生成牵引力矢量图，观察应力集中区域；
活性监控：
加入Calcein-AM/PI双染，确认加载过程中细胞存活率＞90%。
四、实验结束与清洁
缓释卸载：
逐步降低应变至0，避免弹性回弹损伤细胞；
无菌回收：
若需后续分子检测，用预冷PBS轻柔洗脱，收集细胞进行qPCR或WB；
系统清洗：
拆卸培养腔，用70%乙醇超声10分钟，再用无菌水冲洗，60℃烘干备用。
