集成功能性血管化類器官芯片的微流控平臺(tái)

  • 2024 - 03 - 08
論文標(biāo)題圖

最近锨苏,加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)取得了一項(xiàng)令人矚目的突破抚芦。他們成功開發(fā)了一種先進(jìn)的微流控平臺(tái)窝趣,該平臺(tái)旨在建立和持續(xù)監(jiān)測(cè)間充質(zhì)與胰島球體周圍的復(fù)雜內(nèi)皮網(wǎng)絡(luò)飞傀。不僅如此织鲸,研究團(tuán)隊(duì)還利用這一平臺(tái)成功構(gòu)建了基于多能干細(xì)胞的血管化類器官媚狰,這一創(chuàng)新成果以“A microfluidic platform integrating functional vascularized organoids-on-chip”為題淫僻,在知名的《Nature Communications》期刊上發(fā)表诱篷。

這款微流控平臺(tái)巧妙地運(yùn)用了流體動(dòng)力學(xué)與毛細(xì)管效應(yīng)進(jìn)行包封,極大地簡(jiǎn)化了3D細(xì)胞聚集體血管化的過程雳灵。這種創(chuàng)新的方法讓類器官在微流控芯片上的培養(yǎng)時(shí)間得以延長(zhǎng)至30天棕所,充分展示了該平臺(tái)在支持長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)中的實(shí)用性和可靠性。

研究深入探討了優(yōu)化包封過程所需的技術(shù)要點(diǎn)悯辙,包括如何調(diào)整凝膠層的厚度琳省,以及如何減少包封過程中細(xì)胞的損失。此外躲撰,平臺(tái)選用環(huán)烯烴共聚物(COC)作為微流控芯片的制作材料针贬,這得益于其低熒光性、出色的化學(xué)耐受性以及低藥物吸收率拢蛋。研究團(tuán)隊(duì)還利用高精度銑削設(shè)備坚踩,直接將微流控圖案精準(zhǔn)地加工到COC片上,進(jìn)一步提升了平臺(tái)的性能與精度瓤狐。

通過間充質(zhì)球體的功能血管化形成吻合的內(nèi)皮網(wǎng)絡(luò)圖

其次瞬铸,在多數(shù)研究中,我們觀察到流量往往受到靜水壓力的調(diào)控础锐,這種驅(qū)動(dòng)液體的方式既簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)高效嗓节。然而,不容忽視的是皆警,最佳的靜水壓差難以長(zhǎng)時(shí)間保持拦宣,這導(dǎo)致了培養(yǎng)基必須頻繁更換的難題。而搖桿灌注平臺(tái)的引入,為我們提供了一種解決方案鸵隧。這種平臺(tái)通過模擬生理相關(guān)的流體動(dòng)力學(xué)特性绸罗,如壓力調(diào)節(jié)和/或蠕動(dòng),顯著減少了相關(guān)的問題豆瘫。

在這項(xiàng)研究中珊蟀,研究人員成功地通過應(yīng)用注射泵解決了所面臨的挑戰(zhàn)。借助一個(gè)容量為20毫升的注射器外驱,使微流控灌注能夠以1 μL/min的流速穩(wěn)定運(yùn)行兩周育灸,期間無需斷開注射器。更值得一提的是昵宇,通過采用10通道注射泵磅崭,他們能夠輕松并行地監(jiān)測(cè)10個(gè)不同通道中的流速。

此外瓦哎,研究人員巧妙地將類器官和水凝膠放置在流體動(dòng)力學(xué)捕獲區(qū)域中砸喻,確保細(xì)胞受到的剪切應(yīng)力最小化。這些捕獲區(qū)域還可以進(jìn)行串聯(lián)配置蒋譬,從而容納多個(gè)通過內(nèi)皮網(wǎng)絡(luò)相互連接的血管化類器官恩够,包括不同類型的組織類器官。這樣的設(shè)計(jì)不僅提高了實(shí)驗(yàn)的便捷性羡铲,還增強(qiáng)了結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性蜂桶。

微流控平臺(tái)的設(shè)計(jì)以及血管化類器官的構(gòu)建圖

總體來看,該研究的定量數(shù)據(jù)不僅突顯了微流控平臺(tái)在構(gòu)建更加貼近生理狀態(tài)的組織模型方面的巨大潛力也切,而且進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了其在生物醫(yī)學(xué)研究多個(gè)領(lǐng)域的廣泛適用性扑媚。這種在微流控芯片上實(shí)現(xiàn)類器官有效血管化的能力,為深入研究疾病機(jī)制雷恃、藥物測(cè)試以及探索再生醫(yī)學(xué)策略提供了新的有力工具疆股,無疑將推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的研究取得更為顯著的進(jìn)展。

論文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-024-45710-4

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