實驗名稱：貼壁細胞超聲脫壁技術研究實驗

研究方向：超聲震蕩系統設計與適配、細胞脫壁技術的可行性驗證、脫壁技術的關鍵參數優化

實驗目的：本實驗研究了一種超聲震蕩細胞脫壁方法，設計了綜合考慮脫壁自動化應用需求和實驗需求的超聲換能單元，并以輸入信號、瓶內液體、距離位置等控制參數為變量進行實驗，探究了超聲脫壁過程中各參數對脫壁效果的影響，得到了脫壁效果的對應控制參數。

測試設備：

1、超聲震蕩系統：控制中心、信號發生器、高壓功率放大器（ATA-4052）、示波器（DZ4000）、超聲換能單元、直線滑臺、步進電機、夾持器，實驗框圖如圖1。

2、細胞實驗相關設備：亮場顯微鏡、細胞培養箱、離心機、T75培養瓶、臺盼藍檢測相關設備。

3、輔助設備與耗材：不同類型培養基、生理鹽水、血清替代物、青鏈霉素、各類生長因子等。

圖1超聲震蕩系統

實驗過程：

超聲震蕩系統由控制中心、信號發生、信號檢測、移動控制和超聲震蕩組成。控制中心操控信號發生和移動控制部分，控制信號發生器產生實驗所需信號后，經高功率放大器(ATA-4052，Aigtek，中國)放大及示波器(DZ4000，rigol，中國)信號檢測，然后輸入超聲換能單元。超聲換能單元由4個超聲波換能器(40k60，廣源達，中國)正方形排列組成。直線滑臺帶動細胞培養瓶，通過調節貼壁細胞層與換能器的間距d，來調整細胞在超聲能場中的位置。超聲換能器上放置的凹槽負責承載超聲波傳導介質。

實驗結果：

1、參數確定：當超聲換能器輸入電壓255V、超聲頻率159~161kHz掃頻、超聲時間2min、細胞與超聲換能器距離3mm、震蕩液體為12mL生理鹽水時，T75瓶中細胞脫壁面積達95%，細胞成活率達70%，脫落效果參數K值達67%。

2、各參數影響規律：

（1）電壓與細胞脫落率正相關、與細胞成活率負相關，增大電壓可提高脫壁率但會加重細胞損傷，見圖2。

（2）細胞脫落率與頻率無線性關系，但頻率越高細胞成活率越高，160kHz左右時脫壁效果佳；同頻率區間內，掃頻脈沖的脫壁率高于持續脈沖和突發脈沖，見圖3。

（3）細胞與超聲裝置距離3mm時脫壁效果佳，過近（2mm）因物理接觸增加細胞損傷，過遠（4mm）脫壁率下降，見圖4。

（4）瓶內液體為純生理鹽水時脫壁效果優，含培養基的液體脫壁率較低；液體體積12mL（高度1.6mm）時，脫壁率與成活率綜合表現佳，見圖5。

圖2電壓對細胞脫落影響

圖3頻率對細胞脫壁影響

圖4距離對細胞脫壁影響

圖5瓶內液體對細胞脫壁影響

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圖：ATA-4052C高壓功率放大器指標參數

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