CN103575872A - 一种细胞纳米压痕力学性能测试保湿试样台及实验方法 - Google Patents

Abstract

一种细胞纳米压痕力学性能测试保湿试样台及实验方法。本发明涉及一种细胞纳米压痕力学性能测试保湿试样台及实验方法，该试样台由台体、容置槽、保温材料、加热管、冷却台、进水口、出水口和气流通道组成；其实验结果可设定最大加载力或最大压入深度，得到被测细胞的弹性模量-压入深度、载荷-压入深度的力学性能曲线。本发明可防止细胞实验过程中失水，使得纳米压痕仪可以精确的计算细胞表面高度，保证可以得到准确的压入深度；实验过程中，细胞的力学性能稳定，得出的结果更接近其在体时的力学性能，提高了每批实验测试数量，提高了实验效率；国内现有的纳米压痕仪全部依赖进口，其组件多为几十万元，本发明成本较低且可信度高。

Description

一种细胞纳米压痕力学性能测试保湿试样台及实验方法

技术领域

本发明涉及一种细胞纳米压痕保湿试样台及实验的方法，属于微纳米尺度力学性能测试技术领域，尤其涉及一种细胞纳米压痕力学性能测试保湿试样台及实验方法。

背景技术

当前基于纳米压痕法的生物组织力学性能测试已经成为研究其微纳米尺度力学性能的有效方法。虽然纳米压痕法已经被证明可以用于微纳米尺度材料力学性能测试，然而对于微纳米尺度的细胞进行纳米压痕实验研究的却很少。主要是因为实验过程中难于保持细胞含水量，使得整个实验过程中整个细胞力学性能不稳定，得出的力学性能结果相差很大。

通过快速纳米压痕实验得到其微纳米尺度力学性能，即不检测细胞表面高度，根据经验在5-10秒内完成实验，但实验证明这种方法测得的结果几乎没有重复性，实验结果并不可靠。而纳米压痕实验需对被测样品表面位置进行精确测量，以保证压入深度的准确。现有技术中将单个细胞从组织中分离出来后，离体细胞会不断失水即使测得力学性能同在体时力学性能相比相差很大。将单个细胞从组织中分离出来后，细胞高度会迅速降低，只能通过快速压痕的方法完成实验，这使得纳米压痕仪对被测表面计算不准，测得的压入深度偏大。将细胞浸没在保湿用的PBS溶液中，无法通过纳米压痕仪自带的光学显微镜进行定位。将细胞浸没在保湿用的PBS溶液中，随着PBS溶液中液体挥发细胞会逐渐露出，由于含水量的变化使得细胞力学性能依然不稳定，难于得到可信的结果。即使通过快速纳米压痕实验，每次实验只能对1-2细胞进行压入，其它细胞就已经完全坏死，所以实验效率低且实验可行性操作差。为解决上述问题本发明提出一种细胞纳米压痕力学性能测试保湿试样台及实验的方法，该本发明主要用于实验过程中防止细胞失水，使得纳米压痕仪可以精确的计算细胞表面的高度，保证可以得到准确的压入深度，同时实验过程中细胞力学性能稳定，得出的结果更接近其在体时的力学性能，提高了每批实验测试数量，提高了实验效率。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种细胞纳米压痕力学性能测试保湿试样台及实验方法，该试样台由台体、容置槽、保温材料、加热管、冷却台、进水口、出水口和气流通道组成。本发明主要用于实验过程中防止细胞失水，使得纳米压痕仪可以精确的计算细胞表面的高度，保证可以得到准确的压入深度，同时实验过程中细胞力学性能稳定。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种细胞纳米压痕力学性能测试保湿试样台及实验方法，该试样台的台体上部设有容置槽，容置槽的形状为矩形，位于所述台体中央位置处；容置槽的内表面设有一层保温材料，容置槽底部铺有加热管；加热管正负极从容置槽侧壁引出，容置槽中加入保湿用液体；台体上设置有冷却台，冷却台分别开有进水口与出水口，内部有自上而下的气流通道，冷却台中注有冷却液；冷却台同细胞接触的上表面需进行研磨、抛光处理。

实验具体步骤如下：将制备完成细胞均匀涂于冷却台上表面，将试样台安装入纳米压痕系统的卡台中，调整显微镜聚焦单个细胞；打开冷却台开关，使得冷却液开始循环流动；加热管通电，使得每间隔10-60秒加热一次，产生微量蒸汽；应用纳米压痕仪对细胞表面进行高度探测，设定压头寻找表面速度为10-50纳米/秒，寻找次数为1-2次，然后根据设定的最大加载力或最大压入深度，得到被测细胞的弹性模量-压入深度、压入深度-时间的力学性能曲线。

与现有实验方法相比，本发明具有如下优势。

1、本发明方法可防止细胞实验过程中失水，使得纳米压痕仪可以精确的计算细胞表面的高度，保证可以得到准确的压入深度。

2、实验过程中，细胞的力学性能稳定，得出的结果更接近其在体时的力学性能。提高了每批实验测试数量，提高了实验效率。

3、国内现有的纳米压痕仪全部依赖进口，其组件多为几十万元，本发明成本较低且可信度高。

附图说明

图1为细胞纳米压痕力学性能测试保湿试样台结构图。

图2人血红细胞弹性模量-压入深度测试结果曲线图。

图3人血红细胞压入深度-时间测试结果曲线图。

图中：1、台体2、容置槽3、保温材料4、加热管5、冷却台6、进水口7、出水口8、气流通道

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明细胞纳米压痕力学性能测试保湿试样台及相关实验方法。

该试样台由台体1、容置槽2、保温材料3、加热管4、冷却台5、进水口6、出水口7和气流通道8组成；该试样台的台体1上部设有容置槽2，容置槽2的形状为矩形，位于所述台体1中央位置处；容置槽2的内表面设有一层保温材料3，容置槽2底部铺有加热管4；加热管4正负极从容置槽2侧壁引出，容置槽2中加入保湿用液体；台体1上设置有冷却台5，冷却台5分别开有进水口6与出水口7，内部有自上而下的气流通道8，冷却台5中注有冷却液；冷却台5同细胞接触的上表面需进行研磨、抛光处理。

实验具体步骤如下：将制备完成细胞均匀涂于冷却台5上表面，将试样台安装入纳米压痕系统的卡台中，调整显微镜聚焦单个细胞；打开冷却台5开关，使得冷却液开始循环流动；加热管4通电，使得每间隔10-60秒加热一次，产生微量蒸汽；应用纳米压痕仪对细胞表面进行高度探测，设定压头寻找表面速度为10-50纳米/秒，寻找次数为1-2次，然后根据设定的最大加载力或最大压入深度，得到被测细胞的实验结果。

实施例一：血红细胞弹性模量-压入深度测试

如图2所示为人血红细胞弹性模量-压入深度测试结果曲线，选取一滴新鲜的人体血液样本置于冷却台上，用盖玻片一端盖住鲜血并向前匀速推动，制成血膜将试样台安装入纳米压痕系统的卡台中，调整显微镜聚焦单个细胞。打开冷却台开关，使得冷却液开始循环流动。加热管通电，使得每间隔20秒加热一次，产生微量蒸汽。应用纳米压痕仪对细胞表面进行高度探测，设定压头寻找表面速度为20纳米/秒，寻找次数为1次，然后根据设定的最大压入深度400纳米，得到被测细胞的弹性模量-压入深度的力学性能曲线。应用纳米压痕仪对细胞表面进行高度探测，并完成实验共三次，获得结果如图所示。

实施例二：血红细胞载荷-压入深度测试

如图3所示为人血红细胞载荷-压入深度测试结果曲线，选取一滴新鲜的人体血液样本置于冷却台上，用盖玻片一端盖住鲜血并向前匀速推动，制成血膜将试样台安装入纳米压痕系统的卡台中，调整显微镜聚焦单个细胞。打开冷却台开关，使得冷却液开始循环流动。加热管通电，使得每间隔20秒加热一次，产生微量蒸汽。应用纳米压痕仪对细胞表面进行高度探测，设定压头寻找表面速度为20纳米/秒，寻找次数为1次，然后根据设定的最大加载力2毫牛，得到被测细胞的压入深度-时间的力学性能曲线。应用纳米压痕仪对细胞表面进行高度探测，并完成实验共三次，获得结果如图所示。

Claims (3)

1.一种细胞纳米压痕力学性能测试保湿试样台及实验方法，其技术特征在于：该试样台由台体（1）、容置槽（2）、保温材料（3）、加热管（4）、冷却台（5）、进水口（6）、出水口（7）和气流通道（8）组成；该试样台的台体（1）上部设有容置槽（2），容置槽（2）的形状为矩形，位于所述台体（1）中央位置处；容置槽（2）的内表面设有一层保温材料（3），容置槽（2）底部铺有加热管（4）；加热管（4）正负极从容置槽（2）侧壁引出，容置槽（2）中加入保湿用液体；台体（1）上设置有冷却台（5），冷却台（5）分别开有进水口（6）与出水口（7），内部有自上而下的气流通道（8），冷却台（5）中注有冷却液；冷却台（5）同细胞接触的上表面需进行研磨、抛光处理；实验具体步骤为将制备完成细胞均匀涂于冷却台（5）上表面，将试样台安装入纳米压痕系统的卡台中，调整显微镜聚焦单个细胞；打开冷却台（5）开关，使得冷却液开始循环流动；加热管（4）通电，使得每间隔一段时间加热一次并产生微量蒸汽；应用纳米压痕仪对细胞表面进行高度探测，设定压头寻找表面速度寻找次数，然后根据设定的最大加载力或最大压入深度，得到被测细胞的弹性模量-压入深度、载荷-压入深度的力学性能曲线。

2.根据权利要求1所述的一种细胞纳米压痕力学性能测试保湿试样台及实验方法，其技术特征在于：应用纳米压痕仪对细胞表面进行高度探测，设定压头寻找表面速度及寻找次数，然后根据设定的最大压入深度，得到被测细胞的弹性模量-压入深度的力学性能曲线。

3.根据权利要求1所述的一种细胞纳米压痕力学性能测试保湿试样台及实验方法，其技术特征在于：应用纳米压痕仪对细胞表面进行高度探测，设定压头寻找表面速度为及寻找次数，然后根据设定的最大加载力，得到被测细胞的压入深度-时间的力学性能曲线。

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