细胞流体剪切应力系统的设计上限（≤35 dynes/cm²）主要基于生理学依据，即模拟人体内常见细胞的实际力学环境，因为体外细胞流体剪切应力刺激设备是为了模拟这些生理或病理条件而设计的，超出此范围的应力可能导致细胞损伤或非生理反应。若研究涉及超生理应力（如医疗器械测试），但仍需谨慎解读数据的生理相关性。

一、35 dynes/cm²上限的生理与技术依据

1. 生理环境匹配

   · 血管内皮细胞：生理层流剪切力通常在10-30 dynes/cm²（动脉）和1-6 dynes/cm²（静脉）。例如，人脐静脉内皮细胞（HUVEC）在10-15 dynes/cm²下可维持稳态，而动脉粥样硬化病理区域的震荡流常<4 dynes/cm²。

   · 骨细胞：骨陷窝内生理剪切力仅0.8-3 dynes/cm²，体外实验超过20 dynes/cm²会诱导异常钙信号。

2. 细胞耐受性

   · 高剪切力（>35 dynes/cm²）易导致细胞脱落或膜损伤，尤其对粘附力较弱的细胞（如干细胞、肿瘤细胞）。

   · 微流控设备中，高剪切力需低通道高度（如0.1 mm），但会引发营养供给不足和流场不均。

二、不同细胞类型的剪切应力响应范围

以下为关键细胞类型的实验与生理剪切力范围：

关键说明：

·        内皮细胞：低剪切应力（<4 dynes/cm²）上调炎症因子（如IL-8），而动脉级应力（15-25 dynes/cm²）抑制炎症并增强屏障功能。

·        干细胞分化：力学信号与生化因子协同作用。例如，15 dynes/cm²联合VEGF可显著提升大鼠BMSCs的内皮分化效率。

·        病理响应：肝星状细胞在20 dynes/cm²下高表达MMP-2，促进肝纤维化；而6 dynes/cm²则抑制活化。

三、超出35 dynes/cm²的例外场景

1. 病理高剪切力

   · 狭窄血管：局部湍流剪切力可达100-1000 dynes/cm²，但此类应力在体外难稳定模拟，且直接导致细胞凋亡。

   · 技术限：ibidi系统虽标称200 dynes/cm²，但需0.1 mm通道高度，实际应用中细胞易因缺氧/机械损伤死亡。

2. 特殊研究需求

   · 骨细胞钙响应：部分研究使用70 dynes/cm²，但响应细胞比例随应力升高而下降（>30 dynes/cm²时响应率<20%）。

? 总结：设计上限的科学逻辑

35 dynes/cm²的设定本质是生理相关性与技术可行性的平衡：

· 生理覆盖：涵盖90%以上人体细胞的力学微环境（血管、骨、肝等）；

· 细胞耐受：避免高应力导致的非特异性损伤；

· 技术稳定：确保流场均匀性和实时观测兼容性。

若研究涉及超生理应力（如医疗器械测试），需选择专用系统（如Naturethink支持100 dynes/cm²），但仍需谨慎解读数据的生理相关性。

· 技术限：ibidi系统虽标称200 dynes/cm²，但需0.1 mm通道高度，实际应用中细胞易因缺氧/机械损伤死亡。

? 总结：设计上限的科学逻辑

35 dynes/cm²的设定本质是生理相关性与技术可行性的平衡：

· 生理覆盖：涵盖90%以上人体细胞的力学微环境（血管、骨、肝等）；

· 细胞耐受：避免高应力导致的非特异性损伤；

· 技术稳定：确保流场均匀性和实时观测兼容性

ibidi剪切应力受限于通道高度，剪切力范围受限：虽标称0.01–200 dynes/cm²，但实际应用中，低通道高度载玻片（如0.1 mm）虽可实现高剪切力，却易导致细胞营养匮乏；高通道（0.8 mm）则难以生成低于2 dynes/cm²的生理性低剪切力。

ibidi系统虽标称200 dynes/cm²，实为无用的噱头，因为：

1、35 dynes/cm²上限的设定本质是生理相关性与技术可行性的平衡。

   详解见《细胞流体剪切应力系统的设计上限（≤35 dynes/cm²）原因》部分

2、ibidi系统剪切应力大小依赖其耗材芯片，ibidi系统虽标称可以大于35 dynes/cm²，但需0.1 mm通道高度，实际应用中细胞易因缺氧、营养匮乏/机械损伤死亡。

3、ibidi系统高通道（0.8 mm）则难以生成低于2 dynes/cm²的生理性低剪切力