Flexcell FX-5000T / FX-6000T / TissueTrain / FlexJr细胞牵张拉伸培养与实时观察分析系统

一、典型用途及典型使用场景

1. 核心用途

该系列为负压气动式细胞应力加载刺激动态培养生物反应器，在体外模拟体内机械牵张微环境；可实现360等边轴、单轴静态 / 周期性牵张；兼容 2D 单层细胞、3D 水凝胶 / 组织构建体；搭配 StageFlexer 系列显微附件，实现加载过程中原位实时显微观察、荧光动态成像；可模块化扩展压力加载、流体剪切应力，实现多力耦合刺激，用于细胞力学生物学、组织工程、疾病力学机制、药物力学药效筛选研究。

2. 细分使用场景

研究大类	典型场景	适用细胞 / 组织	配套耗材模块
骨、肌腱、软骨、口腔生物力学	①间充质干细胞力学诱导成骨、成软骨、成腱分化； ②椎间盘退变异常牵张损伤模型； ③肌腱病、韧带力学重塑 ④正畸 / 咬合力学，牙周膜、颞下颌关节体外模型； ⑤关节软骨力学损伤	BMSC、牙周膜干细胞、肌腱细胞、纤维环细胞、软骨细胞、滑膜细胞	UniFlex（单轴）、BioFlex（360等边轴）、TissueTrain 3D 组织构建
心血管力学	①血管搏动牵张，模拟生理 / 高血压病理应变； ②血管内皮、平滑肌表型转换、动脉重构 ③iPSC-心肌细胞力学成熟，心动波形模拟； ④动脉瘤、肺动脉高压力学机制	血管内皮、VSMC、心肌细胞、iPSC-CM	BioFlex，可扩展 FlexFlow 实现牵张 + 流体剪切耦合
呼吸肺力学	模拟呼吸周期性牵张；大潮气量病理高牵张构建机械通气肺损伤 VILI 模型；肺泡-成纤维细胞互作、肺纤维化机制；肺类器官力学响应	肺泡上皮、气道基底干细胞、肺成纤维细胞	BioFlex，24 孔高通量 HT-BioFlex
肌肉、皮肤、软组织	骨骼肌卫星细胞力学分化、肌损伤 / 肌萎缩；皮肤扩张、创面与瘢痕成纤维细胞-肌成纤维细胞转分化；膀胱、消化道平滑肌牵张重塑	成肌细胞、皮肤成纤维细胞、泌尿 / 消化道平滑肌	UniFlex、BioFlex
肿瘤微环境	基质牵张应力对肿瘤细胞、CAF 迁移、侵袭、EMT 的调控；力学微环境肿瘤机制研究	肿瘤细胞、肿瘤相关成纤维细胞	BioFlex/UniFlex
眼科、泌尿生殖、消化	青光眼小梁网细胞牵张；肾小管间质纤维化；子宫肌层牵张；胃肠上皮力学响应	小梁网细胞、肾小管上皮、子宫平滑肌、肠上皮	BioFlex 系列板
3D 组织工程（TissueTrain 专属）	制备长达 35mm 水凝胶人工生物组织；肌腱、血管、骨骼肌仿生组织体外力学预驯化；模拟步行、心率等动态生理波形；3D 凝胶基质细胞力学响应；类器官牵张刺激	胶原水凝胶包裹干细胞、组织构建体	TissueTrain 线性 / 梯形模具、圆形泡沫培养板Flexcell I...
实时动态成像（FlexJr 优先）	显微镜载物台上原位加载，钙信号、细胞骨架、黏着斑、凋亡动态荧光实时记录；小样本预实验、条件摸索	各类贴壁细胞	StageFlexer / StageFlexer Jr 显微装置uploads-ss...
高通量对比实验	多梯度应变、多频率平行对照；药物干预、siRNA、基因编辑后力学通路筛选	各类细胞	HT-BioFlex 24 孔板，高 96 样本同时实验

二、已支持发表的研究方向与案例摘要

Flexcell 球累计7000 + 篇 SCI 文献引用，是体外细胞牵张领域公认金标准平台，覆盖骨科、心血管、呼吸、口腔、组织工程、力学生物学、肿瘤力学等方向。

代表性案例摘要

1、肺疾病模型（Frontiers in Medicine,2025）
采用 FX-5000T 系统，构建 2D 共培养、3D 胶原凝胶、肺类器官三种肺泡上皮-成纤维细胞模型；施加 18%、0.4Hz 周期性360度等边轴牵张模拟病理通气损伤；发现高牵张破坏上皮紧密连接，促进成纤维细胞活化、炎症因子释放，用于机械通气肺损伤病理机制与药物筛选。
2、肌腱干细胞力学分化（BMC Musculoskelet Disord,2014）
使用 TissueTrain 3D 系统构建胶原-人脂肪干细胞人工肌腱构建体；周期性单轴牵张促进干细胞向腱系分化，上调 scleraxis、Ⅰ 型胶原表达，为肌腱组织工程提供体外驯化方案。
3、血管平滑肌机械牵张外泌体（BMC Molecular and Cell Biology,2024）
FX-5000T 施加循环牵张刺激血管平滑肌细胞；证实力学牵拉改变平滑肌外泌体蛋白组分，增强钙化潜能，揭示高血压血管钙化的细胞外囊泡介导机制。
4、气道基底干细胞损伤模型（Respiratory Research,2023）
FX-5000T，20% 周期性牵张刺激人原代气道基底干细胞；病理幅度牵张诱导细胞凋亡，抑制增殖、纤毛分化，阐释呼吸机相关气道上皮损伤机制。
5、颞下颌关节软骨细胞（J Cell Mol Med,2024）
利用 Flexcell 牵张系统，过度机械牵张通过 Piezo1 / 内质网应激通路诱导软骨细胞凋亡，为颞下颌关节骨关节炎力学致病机制提供依据。

三、产品优势亮点

1. 技术成熟度与行业认可度

品牌历史悠久：Flexcell公司近 40 年专注细胞力学生物反应器；持续迭代：FX-4000→FX-5000T→FX-6000T；TissueTrain、FlexJr 为衍生产品线；被公认为体外细胞牵张 “金标准系统”。
文献与同行认可度：球7000+SCI文献，期刊覆盖 Nature子刊、FASEB J、JOR、BMC 系列、Frontiers 系列等；审稿人高度认可，力学实验数据可重复性强；发文提及率在细胞拉伸设备中遥遥，国际上千个实验室在使用。
国内用户基础：国内260 + 科研单位，大量 985 高校、重点实验室：北京大学、上海交大、复旦大学、中山大学、协和医学院、空军军医大学、中科院力学所等；广泛出现在省部级重点实验室平台建设采购项目中，国内同类设备中标率。
数据可重复性强：负压气动驱动，无电机电磁干扰、产热低；专利柔性硅胶膜基底，应变场均匀；FlexStop 隔离阀实现同一块板内部分孔受力、部分孔内部对照，减少组间误差。

2. 硬件模块化扩展性

核心主机进口，外围配件国产化适配：核心控制器、控制软件为美国 Flexcell 原厂；气管、支架、气动泵、部分孵箱适配配件国内代理商可提供国产化替代，降低后期运维成本。
模块化升级：基础牵张主机，可后期增配：
- TissueTrain 模块 → 3D 水凝胶组织牵张；
- FX-5000C 压力模块 → 细胞 / 组织压应力加载；
- FlexFlow 流体剪切模块 → 牵张 + 流体剪切多力耦合；
- StageFlexer 显微模块 → 正置 / 倒置显微镜实时原位观察；
- HT-BioFlex 高通量 24 孔基板 → 高通量平行实验。
波形能力强大：静态、正弦、心动波形、三角波、矩形波，支持自定义复杂仿生波形；同一程序内切换多振幅、多频率时序；FX-6000T 新一代数字阀，复杂时序、梯度应变性能显著优于FX-5000T。

3. 耗材生态丰富

多种包被基底：Ⅰ/Ⅳ 型胶原、弹性蛋白、RGD（ProNectin）、层粘连蛋白 Laminin、氨基包被、未处理；基底刚度可选（0.1-80kPa CellSoft 系列）；BioFlex（360度等边轴）、UniFlex（单轴）、24 孔高通量、TissueTrain 三维系列耗材完整，满足 2D、3D 不同实验需求。

4. 合规说明

Flexcell 系统属于科研级生物力学实验设备，非 GMP/GLP 认证生产设备；但大量高校、GLP 科研平台用于科研级机制研究、体外药效初筛；实验原始数据、软件自动日志可导出，满足科研项目溯源存档。

各型号定位对比

型号	定位	核心差异
FX-5000T	主流实验室标准机型	同一批次可以支持96个样品；模拟阀；常规周期牵张；性价比高，国内存量大
FX-6000T	新一代升级旗舰机型	数字控制阀；支持复杂时序、梯度应变、分段波形；适合仿生波形、长时间 3D 组织驯化；可驱动多达4个FlexLink 控制器；适合高要求实时成像同步实验
TissueTrain（FX-6000TT）	3D 水凝胶组织构建扩展模块	依附 FX-5000T/FX-6000T 主机；制备长 35mm 水凝胶人工组织，单轴 / 360度等边轴 3D 牵张，模拟步行、心率动态模式
FlexJr	小型单板桌面机型	仅支持单块培养板；体积小巧；优先用于显微镜载物台实时成像小样本预实验，通量小，适合机理成像研究，不适合大批量筛选实验

四、产品核心参数

通用参数（FX-5000T / FX-6000T）

驱动原理：负压真空气动变形硅胶弹性基底膜
频率范围：0.01 Hz-5Hz；支持静态（0Hz）牵张
大伸长率（依培养板与加载柱）：
- BioFlex 6 孔360度等边轴：大 21.8%；
- UniFlex 6 孔单轴：大 12.2%；
- TissueTrain 三维板：大 20.8%；
- 无加载柱无约束模式高 33.4%
波形：静态、正弦波、心动波形、三角波、方波、用户自定义波形；FX-6000T 支持同一程序多段波形时序切换
通道：FX-5000T/FX-6000T 基础 4 通道，可扩展多基板；FlexJr 单通道单块板
控制软件：FlexSoft?；Windows 系统；完整实验日志记录导出
工作环境：基板可整体放置 CO2细胞孵箱内进行长时间细胞培养加载；显微附件 StageFlexer 适配倒置、正置显微镜
对照方案：FlexStop 隔离阀，同板部分孔施加应变，部分孔内部阴性对照
多力耦合：可扩展实现牵张 + 压力、牵张 + 流体剪切应力同时刺激

TissueTrain 3D模块

构建物大长度可达 35mm；支持线性、梯形、圆形水凝胶；可模拟步行、跑步、心率等动态力学模式；支持单轴、360度等边轴 3D 凝胶牵张

FlexJr 小型系统

单基板，单块 6 孔板；适配 StageFlexer Jr 显微装置；适合显微镜原位实时动态成像；通量低，适合小样本机理成像实验

五、典型应用文献目录（按影响因子 / 引用量降序，再按年份降序）

注：Flexcell 官网拥有 7000 + 文献数据库，以下为代表性高分 / 高引文献，分为综述、原始研究；格式：标题，期刊，年份，DOI。

?综述类（高引用）

Brown TD. Loading paradigms?intentional and unintentional?for cell culture mechanostimulus. American Journal of the Medical Sciences, 1998.（经典综述，细胞体外力学加载范式，高被引）
Tondon A, Haase C, Kaunas R. Mechanical stretch assays in cell culture systems. In Handbook of Imaging in Biological Mechanics, CRC Press, 2015.（细胞拉伸实验方法学综述）
Gilbert JA, et al. Strain profiles for circular cell culture plates containing flexible surfaces employed to mechanically deform cells in vitro. Journal of Biomechanics,1994（应变场经典基准论文）

原始研究（高分、高被引）

Al Yazeedi S, et al. Dynamic mechanical stimulation of alveolar epithelial?fibroblast models using the Flexcell tension system to study of lung disease mechanisms. Frontiers in Medicine, 2025, doi:10.3389/fmed.2025.1552803（肺疾病模型）
Shaver M, et al. Mechanical stretch leads to increased caveolin?1 content and mineralization potential in extracellular vesicles from vascular smooth muscle cells. BMC Mol Cell Biol,2024, doi:10.1186/s12860?024?00504?w（血管平滑肌外泌体）
Wang X, et al. Excessive load promotes temporomandibular joint chondrocyte apoptosis via Piezo1/endoplasmic reticulum stress pathway. Journal of Cellular and Molecular Medicine,2024, doi:10.1111/jcmm.18472（TMJ 软骨 Piezo1 通路）
Lin L, et al. Mechanical stretch promotes apoptosis and impedes ciliogenesis of primary human airway basal stem cells. Respiratory Research, 2023,24:237（气道干细胞病理牵张）
Ilze Donderwinkel, et al. A systematic investigation of the effects of TGF?β3 and mechanical stimulation on tenogenic differentiation of mesenchymal stromal cells in a PEG/gelatin?based hydrogel. Journal of Orthopaedic Translation, 2023（间充质干细胞向腱系分化 3D 模型）
Garvin J, Qi J, et al. Novel system for engineering bioartificial tendons and application of mechanical load. Tissue Engineering, 2003（TissueTrain 人工肌腱开创性论文，高引用）
Archambault J, et al. Stretch and interleukin?1beta induce matrix metalloproteinases in rabbit tendon cells in vitro. Journal of Orthopaedic Research, 2002（肌腱细胞力学?炎症互作经典）
Banes AJ, et al. A new vacuum?operated stress?providing instrument that applies static or variable duration cyclic tension or compression to cells in vitro. Journal of Cell Science,1985（Flexcell 原型系统开山论文）

提示：完整 7000 + 文献可访问 Flexcell 官网 Publications Database 进行细胞类型、组织、系统型号筛选导出。