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微流控激光設備制作實驗利器-微流控軟骨芯片
2021-01-19
此次制作微流控試驗芯片為華之尊激光設備，本司設備跟各大院校實驗室都有合作，曾在微流控學術論壇發表試驗論文，制作的芯片也得到了廣大客戶的認可。
由于人口老齡化,骨關節炎(osteoarthriti)這一常見疾病所造成的社會影響預計將急劇增加,其常見的治療方式為緩解疼痛或手術治療.OA治療藥物匱乏,主要源于缺乏準確的臨床前O模型,在傳統2培養和3培養中,二者均不能準確的模擬軟骨細胞的動態培養微環境,以及在關節活動時,軟骨細胞所受到的特異性刺激,如持續的營養供給和特定的機械刺激.而微流控技術的引入,通過微流體控制和帶有"分層"結構的軟骨微流控芯片,為這一系列難題帶來了新的創新型解決方案.本文介紹了一種微流控軟骨芯片及其細胞培養微流控系統,簡述使用微流控手段進行軟骨細胞培養的實驗機理微流控軟骨芯片
關節軟骨覆蓋了關節的骨摩擦面,光滑且富有彈性,其主要功能是促進骨骼間的負荷傳遞,為關節活動提供緩沖與保護.關節軟骨由細胞間質和軟骨細胞組成,無血管和神經結構,營養物質由細胞間質輸送至軟骨細胞,關節活動時,外界機械刺激會促進營養物質的輸送.
一種能在一定程度上模擬以上條件的微流控軟骨芯
圖為芯片俯視圖,頂個驅動腔,與正壓FlowEZ壓力泵或負壓Flow EZ壓力泵相連;中間黃色部分為細胞培養腔,為軟骨細胞培養場所,培養基質為水凝膠;下方紅色部分為灌流通道,模擬血管,為軟骨細胞輸送營養物質.結合芯片的橫截面圖b,可以發現,細胞培養腔一側是帶有彈性的PDMS膜,PDMS彈性膜與3個驅動相連,另一側為很多的微柱陣列,與灌流通道相連.芯片工作時,通過對3個驅動腔施加正壓或負壓,從而對PDMS彈性膜進行不同的機械刺激,促使PDMS彈性膜發生不同程度的形變,從而模擬軟骨細胞在關節活動時候的擠壓以及"反彈".
軟骨模擬微流控系統
系統采用正壓FlowEZ壓力泵或負壓Flow EZ壓力泵作為驅動源,以對芯片上的3個驅動腔施加正壓和負壓,并采用3個2向開關閥來實現正負壓的切換,其操作流程由PC端軟件進行自動化編程控制.在芯片端,采用顯微鏡觀察并分析芯片上PDMS彈性膜的形變,以及軟骨細胞培養形態.部分實驗結果下圖為所拍攝的部分PDMS彈性膜顯微鏡圖像,分別展示了PDMS彈性膜在4種不同壓力情形下所發生的形變.
施加正壓時,壓力為800mbar,施加負壓時,壓力為-350mbar
在過去的幾年里,傳統2D培養向3D培養的轉變,是體外培養體系的一大進步.3D培養可以誘導表型、基因表達以及分化增殖率,具有更高的生理學相關性,但與體內的活器官相比,大多數細胞不斷受到化學與機械刺激,3D培養模型仍顯得很簡單.而微流控技術,是再現活器官復雜性的有力手段.本文中例子具有一定的通用性,可應用于腸道芯片、食道芯片等類似研究.
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