加拿大Cellscale公司Biotester型

双轴测试系统

A，高分辨率CCD摄像机提供同步视频跟踪和分析。

B，提供照明和镜头以捕捉出色的图像质量。

C，我们的BioRake++方法可快速方便地安装样品。

D，集成的机器控制和数据收集非常紧凑，专为测试灵活性而设计。

E，高分辨率控制可对小样本进行测量。

F，简洁的USB接口，方便连接主机。

CellScale生物材料测试是精密生物材料和力学生物学测试系统的++++者，CellScale的产品正在全球30多个国家的+++学术和商业机构中使用。

CellScale的机械测试系统使研究人员能够表征生物材料的力学性能，帮助研究人员发现疾病的原因，改善医疗和设备，推进再生医学和其他基础科学研究，从而改善人类健康。

Biotester特定层组织力学测试系统-总代理 是一款双轴拉伸测试系统。可对软组织和生物材料进行定性研究测试，能实时捕捉材料的动态图像并同步显示，分析力与位移以及同步视频图像用于分析结果和验证，所得数据可输出为标准的电子表格，或者导入到分析软件中进行分析。        

X、Y轴处于同一个平面上，能对平面组织进行单轴或双轴拉力测量，位移和力控制、循环测试、蠕变、预加载和非等轴双向加载都很容易规定。

夹具具有挂载梳或直接夹住的固定系统，多种测试模式可选。

应用领域：

Biotester特定层组织力学测试系统-总代理 可用于生物组织、医疗器械、纺织品、橡胶材料、塑料薄膜、金属、复合材料的研究。

在生物医学研究领域，主要用于人工皮肤、人造血管、人++++、人工角膜、人工巩膜、人工肌腱、人工++、人工软组织、人工椎间盘、人工纤维环等生物材料的测试。

可用于橡胶、塑料、纺织品、布匹、纸张、薄膜等高分子材料的各向同性或者各向异性研究和测试，用于测量膜材强度、弹性模量等多种力学性质。

样品要求：

测试样本不小于3×3毫米，不大于15×15毫米，可以进行多模块周期的、拉伸和松弛测试。

产品提供控温浴槽，配备培养基加热腔和温度传感器，以保持标本处于合适的生理条件。

产品特点：

由于生物材料定向取向的微观结构,双轴测试对于理解其机械性能而言是至关重要的。BioTester系统的设计使双轴测试变得简单，使用户可以专注于结果而不是测试本身。

自2008年推出以来，随着它的不断改进和与世界各地用户的合作深入，使该系统已经成为生物材料检测的黄金标准。

BioTester汇集了生物材料质量检测所需的所有++功能：

• 一个温度控制的培养基槽，以保持标本处于合适的生理条件。

• 多种附着方法可支持多种样品尺寸和特性。

• 用于非接触应变测量和测试验证的集成成像系统。

• 可拆卸和可清洗的组件易于清洁。

BioTester提供多种夹持方法。拥有++技术的BioRakes可快速准确地安装小至3毫米的标本。系绳安装系统让每个附着点处受力均匀。夹具对于十字形试样和单轴试验非常有用。

挂载梳的每根尖齿都经过电化学锐化，可以轻松刺穿硬和脆弱的组织样本，能进行磁力安装，便于清洁或更换。

带实时图像和数据的可配置测试软件：

易于使用的控制软件为用户提供了完整的测试规程控制。位移和力控制、循环测试、蠕变、预加载和非等轴双向加载都很容易规定。所有测试参数都可以作为模板存储以供将来使用。在测试过程中，软件通过实时图像和数据图形向用户提供持续的反馈。

机械测试的关键环节是对数据的理解。BioTester图像分析软件让用户可以查看测试图像，数字追踪样本表面上的点，并量化局部应变场。通过追踪多点组成的网格，可以研究样品不同区域的应变。        

技术参数：

测试样本        不小于3×3毫米，不大于15×15毫米，可以进行多模块周期的、拉伸和松弛测试。手动升降机构，USB 接口

CCD 相机        集成的高分辨率CCD 相机可以为动态成像提供同步视频跟踪，速率不小于15 帧/秒，分辨率不小于1280*960。

压力传感器        0.5, 1.5, 2.5, 5, 10, 23N

力度传导执行器        拉伸时大速率不小于10mm/s

应变率        对5mm样本的大应变率不小于200%/S。

力度性        不小于力度传感器容量的0.2%

空间分辨率        驱动器空间分辨率不小于 0.1um，图像分析时的空间分辨率不大于1/8 pixel 。

数据速率        大数据速率为100Hz。

控温浴槽        体积200 mL

挂载梳        五套，套适用于3.0-5.0mm样品，第二套适用于5.5-7.5mm样品，第三套适用于7.5-9.5mm样品，第四套适用于9.0-11.0mm样品，第五套适用于11.0-13.0mm样品。电化学锐化，磁力安装，齿间距从0.7毫米到2.2毫米

大循环频率        2Hz

CellScale- BioTeste双轴测试系统功能与应用：

随着组织和关节方面的计算机建模越来越成为常规的定义复杂生物力学的常规方法，这些模型中包含的组织的力学性质必须准确，才能获得有意义的结果。对于大多数计算组织模型的组织，所需的机械性能是通过测试组织在生理力学环境下的应力-应变关系。生物组织几乎总是各向异性的，同时包含液相和固相，这两个特点使得对生物组织的粘弹性和的材料特性的测量，变得比一般的传统材料更为复杂。

                       试样应力应变图

 许多组织，在体内的力学环境下存在。有些负载沿一个轴，如跟腱，而另一些负载是沿多轴，比如动脉。为了反映体内组织负荷的情况，通过双轴试验确定材料的性能越来越普遍。到目前为止，双轴测试已被用于评估不同的软组织，包括皮肤、心肌、心包、半月板、主动脉、胸膜、巩膜、纤维环、动脉、下腔静脉等，CellScle公司的BioTester被设计用于对体内的变形超过1%、平面尺寸3-15毫米的软组织样本进行双向力力学测试。双轴向测试通常是在方形薄试样上进行，通过夹具、耙或缝线在每个边固定。然后，样品通过两个轴加载，同时使用在线负载传感器记录力的大小。在测试过程中，通过跟踪表面应变或将致动器位移与原始样本大小相比较来测量样本应变。

一般的双轴测量装置

组织的应力应变响应可以用来确定其弹性模量。材料的弹性模量是材料的线弹性的表示。通过计算应力-应变曲线的线性区域的斜率可以找到它。

1、 水凝胶的机械力学特性

为再生医学和组织工程的目的，一系列的从天然的到合成的生物材料水凝胶已经被描述和研究，每一种材料各有它们的具体优点和局限性。天然起源的水凝胶，如胶原蛋白或变性明胶，透明质酸和基质胶，已经被广泛应用于商业化的细胞外基质（ECM）模拟，提供了促进细胞存活和细胞相互作用的生物环境。然而，这些材料组成的变化，及其复杂性和与细胞相互作用理解的不透彻，限制了其应用。此外，起源相关的安全问题，也限制了这些材料在医学领域的使用。

使用合成技术获得水凝胶，可以预测成分和调整特性，然而合成的水凝胶缺乏和细胞进行相互作用的生物活性线索。也有的研究人员将天然的与合成的水凝胶混合，已获得具有协同效应的水凝胶。

在2D和3D的组织工程研究中，需要有良好机械力学特性的支架材料。电纺丝技术是一种有吸引力的形成三维支架材料的方法，但为了防止降解，必须在电纺丝进行化学交联。还有的科研人员对水凝胶采用乙二醇等交联剂，使天然的水凝胶形成网状结构。

随着3D生物打印技术的推广和逐渐普及，以水凝胶为代表的生物材料的研发必将是热点。水凝胶的机械力学性能，是评价水凝胶优劣的关键指标之一。

CellScale公司的Biotester双向拉伸测试仪，能够在X轴进行设定位移拉伸，在Y轴设定力学参数拉伸，并可以维持材料的温度在37度，可以设定拉伸的速度、时间、拉伸大值以及循环次数等，全程高速相机保留拉伸记录，并有专门的图像分析软件对保存图像进行分析。

图B 显示用PEF交联的水凝胶在不同明胶比例条件下，位移和双向应力应变的关系图

2、 股动脉本构参数的测量

股动脉（FPA）阻塞会降低血液流向下肢，引起的外周动脉疾病PAD是一个损害生活质量甚至导致死亡的重要因素。每个病人在PAD上面的花费甚至超过冠状动脉疾病和脑血管疾病，主要是因为治疗失败需要重复性的治疗。由于有超过45%的病人采用支架植入，结果导致超过一半的病人需要重新手术。

虽然临床治疗失败的原因并不是很清楚，但股动脉在肢体屈伸中的变形肯定有重要的影响。股动脉承受着严重的弯曲、扭曲和压缩，给++++材料和装置带来了严重挑战。而且，如果材料和装置不能适应这种屈伸，会带来动脉损伤，损害细胞和生物化学功能，终导致再狭窄和治疗失败。

为此发展的具++人个性化特点的计算机模型，能有助于选择合适的材料和装置。但是，这些模型严重依赖于描述动脉行为的本构模型。目前在理论上可行的模型是Kamenskiy等在2014年发表的Holzapfel-Gasser-Ogden（HGO）模型，对纵向弹性蛋白和周向平滑肌细胞的描述，显示了不同年龄组被动弹性股动脉性质的描述。这个模型的运用就需要测定八个本构参数，这八个参数的获得需要通过Biotester双向力学测试仪来得到。

对70-80岁老人的纵向弹性蛋白和周向平滑肌的双向力学测试

3、 药物引起的心脏和肺纤维化

越来越多的多巴胺类药物，被用于帕金森等神经疾病的治疗，以促进大脑内神经递质的产生。多巴胺是神经胸痛药物治疗的靶标，在全身都有表达，但会更多的分泌表达在人体胃肠道和肺道，以及整个心血管系统，包括心肌和++++。因此，长期使用这些药物可能会导致严重的病人发病率，通过药物的非靶向作用，导致肺和心脏的纤维化等不良反应。

另外，麦角碱性药物似乎也是特别有问题的一批减食欲剂和帕金森氏病治疗药物，这类药物引起纤维化及++++脑的结构变化。

因此将各种体外生物模型经过药物分子的作用，测试各种模型在药物分子作用后的力学特点，以排斥能引起心脏和肺纤维化的药物，显得尤为重要。因此哈佛大学的Andrew K. Capulli等在NIT资金的资助下，借助CellSacle公司的BioTester等仪器进行了药物对心脏纤维化影响的研究，发表了论文《Acute pergolide exposure stiffens engineered valve interstitial cell tissues and reduces contractility in vitro》。

在进行24小时的药物处理后，用Biotester进行双向拉伸力学测试，以确定药物对组织刚度和强度的影响。

4、 ++++替代物研究

终末期++++病通常用++++置换来缓解因心脏病引起的心脏、肺部或全身问题，这些++++置换物提高了大多数病人的生存质量，但也有许多限制。主要的缺陷是不能和活体组织一起生长和修复，特别是对青春期处于快速发育阶段的儿童，需要进行多次的++++更换。

++++组织工程寻求解决上述问题，已达到能适应人体发育需要，进行生长和适应。因此需要对++++进行一些里定量测试，包括生物机械力学测试，以评估组织工程瓣膜对不同发育阶段的适应性。

5、腕管综合征研究

迄今为止，对腕横韧带的双轴弹性只进行了有限的研究，但腕横韧带是腕关节的重要结构，与腕管综合征有直接关系。不同区域、方向和性别的人的腕横韧带在双轴弹性模量上有差异，对这些参数的测试有助于改进计算机模型和本构方程，从而促进腕管综合征的治疗。

6、右心室力学研究

右心室衰竭是肺动脉高压患者死亡的主要原因，具有高致残率和死亡率，然而右心室收到的力学负载非常复杂，本身的结构也很复杂，目前对其机械力学特性的理解还远远不能给临床诊断和治疗提供有力支撑。生物被动力学性能测定的现行标准方法

当前测试生物样品的机械力学特性的标准方法，是采用双轴加载和应变测量装置。通过使用双向力学测试系统，可以建立生物组织的本构模型（应力-应变关系）和测定其力学性能变化。

BioTester与超声扫描联合作用，对右心室壁进行三维测试。

Biotester关键字：

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CellScale公司Biotester平面双轴测试系统-全国代理

平面双轴测试系统是一款双轴拉伸测试系统。可对软组织和生物材料进行定性研究测试，能实时捕捉材料的动态图像并同步显示，分析力与位移以及同步视频图像用于分析结果和验证，所得数据可输出为标准的电子表格，或者导入到分析软件中进行分析。

X、Y轴处于同一个平面上，能对平面组织进行单轴或双轴拉力测量，位移和力控制、循环测试、蠕变、预加载和非等轴双向加载都很容易规定。

夹具具有挂载梳或直接夹住的固定系统，多种测试模式可选。

研究课题：大豆蛋白质/纤维素纳米纤维支架模拟皮肤胞外基质，增强愈伤能力

研究背景：

       长期以来，大豆蛋白及其提取物因其高蛋白、高矿物质含量的特点被广泛用于食品领域。近，研究发现大豆蛋白质还有一些潜在的有益健康的特性（如增加皮肤再生能力）。大豆蛋白质含有一些与胞外基质（ECM）和雌激素类似的生物活性因子，是动物蛋白和内源性雌激素的便宜替代物，既可口服也可局部用药。以大豆蛋白为基础生产的++++可模拟ECM微环境，并可保持环境湿润，但制造这些纤维仍存在很多困难。

研究思路：

       使用旋转喷射纺丝（RJS）的方法开发全植物基（醋酸纤维（CA）和大豆蛋白水解物（SPH））的纳米++++，研究其理化性质及在伤口愈合过程中的生物学功能。

研究方法：

1、将CA与CA/SPH按不同配比混合，溶于六氟异丙醇（HFIP），RJS法制作成纳米纤维材料。若要培养细胞，则在盖玻片上制作材料，紫外照射灭菌。