此(ci)次制作(zuo)微流控試(shi)驗(yan)芯片(pian)為(wei)華之(zhi)尊激(ji)光(guang)設(she)備，本司設(she)備(bei)跟各大院(yuan)校(xiao)實驗(yan)室都(dou)有(you)合作(zuo)，曾在微(wei)流(liu)控學術(shu)論壇(tan)發(fa)表試(shi)驗(yan)論文(wen)，制(zhi)作(zuo)的芯片也得(de)到了(le)廣大(da)客(ke)戶(hu)的(de)認可(ke)。

        由(you)於(yu)人(ren)口(kou)老齡(ling)化(hua),骨(gu)關(guan)節(jie)炎(osteoarthriti)這(zhe)壹(yi)常見疾病所(suo)造成(cheng)的(de)社會(hui)影(ying)響(xiang)預計將(jiang)急劇增加,其(qi)常見的治(zhi)療(liao)方式為(wei)緩解(jie)疼痛或(huo)手術(shu)治療(liao).OA治(zhi)療藥(yao)物匱乏,主(zhu)要源(yuan)於(yu)缺(que)乏(fa)準確的(de)臨床(chuang)前O模型,在(zai)傳(chuan)統(tong)2培(pei)養和3培(pei)養中,二(er)者(zhe)均(jun)不(bu)能準(zhun)確的(de)模擬(ni)軟骨(gu)細胞(bao)的(de)動(dong)態培(pei)養微環境(jing),以(yi)及在(zai)關(guan)節(jie)活(huo)動(dong)時(shi),軟骨(gu)細胞(bao)所(suo)受到的特(te)異性(xing)刺(ci)激(ji),如持續的營養供給和特(te)定的機械(xie)刺(ci)激(ji).而(er)微(wei)流(liu)控技術(shu)的引(yin)入,通(tong)過(guo)微(wei)流(liu)體(ti)控制和(he)帶(dai)有"分層"結(jie)構的軟骨(gu)微流(liu)控芯片(pian),為這(zhe)壹(yi)系(xi)列(lie)難(nan)題帶(dai)來了(le)新的(de)創新(xin)型解(jie)決(jue)方案(an).本文(wen)介紹了(le)壹(yi)種(zhong)微流(liu)控軟骨(gu)芯片(pian)及其(qi)細(xi)胞(bao)培(pei)養微流控系統(tong),簡述(shu)使(shi)用(yong)微(wei)流(liu)控手段進行軟骨(gu)細胞(bao)培(pei)養的實驗(yan)機理(li)微流控軟骨(gu)芯片(pian)

        關(guan)節(jie)軟骨(gu)覆(fu)蓋了(le)關(guan)節(jie)的(de)骨(gu)摩擦(ca)面,光滑(hua)且(qie)富有彈性,其主(zhu)要功(gong)能是(shi)促進(jin)骨(gu)骼間(jian)的負荷(he)傳遞,為關(guan)節(jie)活(huo)動(dong)提(ti)供緩沖與保(bao)護.關(guan)節(jie)軟骨(gu)由細(xi)胞(bao)間(jian)質(zhi)和軟骨(gu)細胞(bao)組(zu)成(cheng),無(wu)血管(guan)和(he)神(shen)經(jing)結(jie)構,營養物質(zhi)由細胞(bao)間(jian)質(zhi)輸(shu)送(song)至(zhi)軟骨(gu)細胞(bao),關(guan)節(jie)活(huo)動(dong)時(shi),外界機械(xie)刺(ci)激(ji)會(hui)促(cu)進(jin)營養物質(zhi)的輸(shu)送(song).

壹(yi)種(zhong)能在(zai)壹(yi)定程(cheng)度(du)上模擬(ni)以(yi)上條(tiao)件(jian)的(de)微流控軟骨(gu)芯

        圖為(wei)芯片俯視圖,頂個驅(qu)動(dong)腔(qiang),與(yu)正(zheng)壓FlowEZ壓力泵(beng)或負(fu)壓Flow EZ壓力泵(beng)相(xiang)連(lian);中間(jian)黃色(se)部(bu)分為細(xi)胞(bao)培(pei)養腔(qiang),為(wei)軟骨(gu)細胞(bao)培(pei)養場(chang)所(suo),培(pei)養基質(zhi)為水凝膠;下方(fang)紅(hong)色(se)部(bu)分為灌(guan)流通道,模擬(ni)血管(guan),為(wei)軟骨(gu)細胞(bao)輸(shu)送(song)營(ying)養物質(zhi).結(jie)合芯(xin)片的(de)橫截面(mian)圖b,可(ke)以(yi)發現,細胞(bao)培(pei)養腔(qiang)壹(yi)側是(shi)帶(dai)有彈性的PDMS膜(mo),PDMS彈性膜(mo)與(yu)3個驅動(dong)相(xiang)連(lian),另壹(yi)側為(wei)很(hen)多(duo)的(de)微(wei)柱(zhu)陣列(lie),與(yu)灌(guan)流(liu)通(tong)道相(xiang)連(lian).芯片(pian)工(gong)作(zuo)時,通過(guo)對3個驅動(dong)腔(qiang)施(shi)加正(zheng)壓或(huo)負(fu)壓,從(cong)而對PDMS彈性膜(mo)進(jin)行不(bu)同的(de)機械(xie)刺(ci)激(ji),促(cu)使(shi)PDMS彈性膜(mo)發(fa)生不(bu)同程(cheng)度(du)的(de)形變,從(cong)而模擬(ni)軟骨(gu)細胞(bao)在(zai)關(guan)節(jie)活(huo)動(dong)時(shi)候(hou)的擠壓以(yi)及"反(fan)彈".

軟骨(gu)模擬(ni)微(wei)流控系統(tong)

        系統(tong)采(cai)用(yong)正(zheng)壓FlowEZ壓力泵(beng)或負(fu)壓Flow EZ壓力泵(beng)作(zuo)為驅動(dong)源(yuan),以(yi)對芯片上的3個(ge)驅動(dong)腔(qiang)施(shi)加正(zheng)壓和(he)負(fu)壓,並(bing)采用(yong)3個(ge)2向開關(guan)閥來(lai)實現正(zheng)負壓的(de)切(qie)換,其(qi)操(cao)作(zuo)流程(cheng)由(you)PC端(duan)軟件(jian)進(jin)行自動(dong)化(hua)編程(cheng)控制.在(zai)芯片(pian)端(duan),采用(yong)顯(xian)微(wei)鏡(jing)觀察(cha)並(bing)分析芯(xin)片上PDMS彈性膜(mo)的(de)形變,以(yi)及軟骨(gu)細胞(bao)培(pei)養形態.部(bu)分實驗(yan)結(jie)果下圖為(wei)所(suo)拍攝的部分PDMS彈性膜(mo)顯(xian)微鏡圖像(xiang),分別展示(shi)了(le)PDMS彈性膜(mo)在(zai)4種(zhong)不(bu)同壓力情(qing)形下所(suo)發生的形變. 

施(shi)加正(zheng)壓時(shi),壓力為(wei)800mbar,施(shi)加負(fu)壓時(shi),壓力為(wei)-350mbar

        在過(guo)去(qu)的(de)幾(ji)年(nian)裏,傳(chuan)統(tong)2D培(pei)養向3D培(pei)養的轉變,是體外培(pei)養體系的壹(yi)大(da)進(jin)步(bu).3D培(pei)養可以(yi)誘(you)導(dao)表型、基(ji)因表達以(yi)及分化(hua)增殖率,具有更(geng)高的(de)生理(li)學相(xiang)關(guan)性,但(dan)與(yu)體(ti)內的活(huo)器(qi)官相(xiang)比(bi),大多數(shu)細胞(bao)不(bu)斷(duan)受到化(hua)學與(yu)機(ji)械(xie)刺(ci)激(ji),3D培(pei)養模型仍(reng)顯(xian)得很(hen)簡單(dan).而(er)微流(liu)控技術(shu),是再現活(huo)器(qi)官復(fu)雜性(xing)的(de)有力手(shou)段.本文(wen)中例(li)子(zi)具有壹(yi)定的通用(yong)性(xing),可(ke)應(ying)用(yong)於(yu)腸道芯(xin)片、食道芯(xin)片等類似研究.