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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(fā)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(jié)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(tǒng)2培養(yǎng)和3培養(yǎng)中,二者均不能準確的模擬軟骨細胞的動態(tài)培養(yǎng)微環(huán)境,以及在關節(jié)活動時,軟骨細胞所受到的特異性刺激,如持續(xù)的營養(yǎng)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(jié)構(gòu)的軟骨微流控芯片,為這一系列難題帶來了新的創(chuàng)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(yǎng)微流控系統(tǒng),簡述使用微流控手段進行軟骨細胞培養(yǎng)的實驗機理微流控軟骨芯片
關節(jié)軟骨覆蓋了關節(jié)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(jié)活動提供緩沖與保護.關節(jié)軟骨由細胞間質(zhì)和軟骨細胞組成,無血管和神經(jīng)結(jié)構(gòu),營養(yǎng)物質(zhì)由細胞間質(zhì)輸送至軟骨細胞,關節(jié)活動時,外界機械刺激會促進營養(yǎng)物質(zhì)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(qū)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(yǎng)腔,為軟骨細胞培養(yǎng)場所,培養(yǎng)基質(zhì)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(yǎng)物質(zhì).結(jié)合芯片的橫截面圖b,可以發(fā)現(xiàn),細胞培養(yǎng)腔一側(cè)是帶有彈性的PDMS膜,PDMS彈性膜與3個驅(qū)動相連,另一側(cè)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(qū)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(fā)生不同程度的形變,從而模擬軟骨細胞在關節(jié)活動時候的擠壓以及"反彈".
軟骨模擬微流控系統(tǒng)
系統(tǒng)采用正壓FlowEZ壓力泵或負壓Flow EZ壓力泵作為驅(qū)動源,以對芯片上的3個驅(qū)動腔施加正壓和負壓,并采用3個2向開關閥來實現(xiàn)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(yǎng)形態(tài).部分實驗結(jié)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(fā)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(tǒng)2D培養(yǎng)向3D培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變,是體外培養(yǎng)體系的一大進步.3D培養(yǎng)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(nèi)的活器官相比,大多數(shù)細胞不斷受到化學與機械刺激,3D培養(yǎng)模型仍顯得很簡單.而微流控技術,是再現(xiàn)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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