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        此次制作微流控試驗(yàn)芯片為華之尊激光設(shè)備，本司設(shè)備跟各大院校實(shí)驗(yàn)室都有合作，曾在微流控學(xué)術(shù)論壇發(fā)表試驗(yàn)論文，制作的芯片也得到了廣大客戶的認(rèn)可。

        由于人口老齡化,骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthriti)這一常見疾病所造成的社會(huì)影響預(yù)計(jì)將急劇增加,其常見的治療方式為緩解疼痛或手術(shù)治療.OA治療藥物匱乏,主要源于缺乏準(zhǔn)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(zhǔn)確的模擬軟骨細(xì)胞的動(dòng)態(tài)培養(yǎng)微環(huán)境,以及在關(guān)節(jié)活動(dòng)時(shí),軟骨細(xì)胞所受到的特異性刺激,如持續(xù)的營(yíng)養(yǎng)供給和特定的機(jī)械刺激.而微流控技術(shù)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(lái)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(xì)胞培養(yǎng)微流控系統(tǒng),簡(jiǎn)述使用微流控手段進(jìn)行軟骨細(xì)胞培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)機(jī)理微流控軟骨芯片

        關(guān)節(jié)軟骨覆蓋了關(guān)節(jié)的骨摩擦面,光滑且富有彈性,其主要功能是促進(jìn)骨骼間的負(fù)荷傳遞,為關(guān)節(jié)活動(dòng)提供緩沖與保護(hù).關(guān)節(jié)軟骨由細(xì)胞間質(zhì)和軟骨細(xì)胞組成,無(wú)血管和神經(jīng)結(jié)構(gòu),營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)由細(xì)胞間質(zhì)輸送至軟骨細(xì)胞,關(guān)節(jié)活動(dòng)時(shí),外界機(jī)械刺激會(huì)促進(jìn)營(yíng)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(gè)驅(qū)動(dòng)腔,與正壓FlowEZ壓力泵或負(fù)壓Flow EZ壓力泵相連;中間黃色部分為細(xì)胞培養(yǎng)腔,為軟骨細(xì)胞培養(yǎng)場(chǎng)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(xì)胞輸送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì).結(jié)合芯片的橫截面圖b,可以發(fā)現(xiàn),細(xì)胞培養(yǎng)腔一側(cè)是帶有彈性的PDMS膜,PDMS彈性膜與3個(gè)驅(qū)動(dòng)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(shí),通過對(duì)3個(gè)驅(qū)動(dòng)腔施加正壓或負(fù)壓,從而對(duì)PDMS彈性膜進(jìn)行不同的機(jī)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(xì)胞在關(guān)節(jié)活動(dòng)時(shí)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(fù)壓Flow EZ壓力泵作為驅(qū)動(dòng)源,以對(duì)芯片上的3個(gè)驅(qū)動(dòng)腔施加正壓和負(fù)壓,并采用3個(gè)2向開關(guān)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)正負(fù)壓的切換,其操作流程由PC端軟件進(jìn)行自動(dòng)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(xì)胞培養(yǎng)形態(tài).部分實(shí)驗(yàn)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(shí),壓力為800mbar,施加負(fù)壓時(shí),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(jìn)步.3D培養(yǎng)可以誘導(dǎo)表型、基因表達(dá)以及分化增殖率,具有更高的生理學(xué)相關(guān)性,但與體內(nèi)的活器官相比,大多數(shù)細(xì)胞不斷受到化學(xué)與機(jī)械刺激,3D培養(yǎng)模型仍顯得很簡(jiǎn)單.而微流控技術(shù),是再現(xiàn)活器官?gòu)?fù)雜性的有力手段.本文中例子具有一定的通用性,可應(yīng)用于腸道芯片、食道芯片等類似研究.