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微流體細胞培養:動態灌流、剪切力控制與自動換液
微流體細胞培養:動態灌流、剪切力控制與自動換液
在微流道晶片或灌流腔中培養細胞時,讓培養基流動可以模擬血液流動:持續帶入養分、帶走代謝廢物,並對細胞施加剪切力。要讓這個環境可重複,流量必須穩定、可設定,而且能連續運轉數天。
- 適用對象:細胞生物、藥物篩選、組織工程與生醫材料實驗室
- 應用領域:動態灌流培養、自動換液與依序加藥、培養基循環、剪切力實驗
- 推薦產品:Elveflow OB1 壓力控制器、MUX Distribution 分配閥、MUX Recirculation 循環閥、MFS 流量計、MBD 氣泡偵測器

流量控制在細胞培養中控制什麼
- 剪切力:由流量與流道尺寸決定,流量沒有波動,剪切力才穩定
- 養分與廢物:流量決定養分供應與代謝物排除的速度
- 流動型態:穩定流、脈動流,或自訂波形,例如模擬心跳節律
- 啟動方式:細胞貼附後再開始灌流,並以階梯方式慢慢把流量升到目標值,避免細胞被沖離
系統組成
試劑瓶(培養基、緩衝液、染劑)
➔
OB1 壓力控制器
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MUX Distribution 分配閥
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MFS 流量計
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除氣泡器
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灌流腔或微流體晶片
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廢液或循環回試劑瓶
- 軟體可編排注入順序與時間,整個流程自動執行
- 除氣泡器避免氣泡進入晶片擾動流場或讓貼附的細胞脫落
應用方向
- 動態灌流培養。示範實驗:HeLa 細胞(1×10⁶ cells/mL)接種後等待 12 至 18 小時貼附,再以 20 µL/min、每小時灌流 10 分鐘的間歇方式培養,並在 2、18、26 小時觀察
- 自動換液與依序加藥:分配閥切換不同培養基、藥物或染劑(例如活/死細胞染色),不用開蓋手動換液
- 培養基循環:以 MUX Recirculation 循環閥做單向閉迴路循環,用固定量的培養基長時間灌流,節省培養基,也讓細胞分泌物在培養基中累積
- 剪切力實驗:以不同流量比較細胞形態、存活與通透性,延伸到血管與血腦屏障模型與器官晶片
為什麼用壓力控制
- 無脈動,剪切力穩定
- 可輸出 ramp、sine、square、triangle 或自訂波形
- 加流量計可閉迴路控制流量;可用 Python、MATLAB、LabVIEW、C 或 Elveflow 軟體控制
- 比較詳見〈微流體驅動:壓力控制器與注射幫浦比較〉
關鍵規格(選型參考)
| 產品 | 規格 |
|---|---|
| Elveflow OB1 壓力控制器 | 壓力範圍:200 mbar、2,000 mbar、8,000 mbar、-900~1,000 mbar、-900~6,000 mbar 1~4 個獨立通道;反應時間 10 ms 壓力控制精度 0.005–0.015%(依模組與應用條件) 可輸出 ramp、sine、square、triangle 或自訂波形;加購流量計可閉迴路控制流量 可用 C、Python、MATLAB、LabVIEW 或 Elveflow 軟體控制 |
| Elveflow MUX Distribution | 13 埠/12 通道雙向切換:1 種液體分到 12 路,或 12 種液體注入 1 路 耐壓 9 bar/7 bar;內部體積 11.6 µL/3.5 µL(依型號) 接液 PCTFE、PTFE;接頭 1/4-28 UNF |
| Elveflow MUX Recirculation | 6 埠/2 位置循環閥,適用密閉迴路 耐壓 7 bar 接液 PCTFE、PTFE;接頭 1/4-28 UNF |
| Elveflow MFS 流量計 | 量程(水):±1.5 µL/min、±7 µL/min、±80 µL/min、±1 mL/min、±5 mL/min、±40 mL/min(部分量程另有 IPA 校正) 雙向量測(壓力或真空驅動) 接頭 UNF 1/4-28;接液 玻璃、PEEK、FEP、PPS、316L |
| Elveflow BFS 科里奧流量計 | 量程 0.1–200 g/h、1–2,000 g/h、30–30,000 g/h 精度 0.2–2%(液體)、0.5%(氣體) 液體、氣體皆可量測(如水、油、酒精) 接頭 UNF 1/4-28 或 Swagelok |
數值取自子嘉產品頁;實際規格依型號、量程與氣體/液體而定,選型請洽子嘉。
常見問題
Q:細胞貼附後多久開始灌流?
A:依細胞種類而定,示範實驗為接種後 12 至 18 小時。
Q:一次可以跑幾個條件?
A:OB1 最多 4 個獨立通道,可搭配分配閥擴充。
推薦產品
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