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微流控芯片——體外藥物篩選的可靠平臺(tái)

更新時(shí)間:2022-08-11      點(diǎn)擊次數(shù):2092
微流控是一種控制和操控微尺度流體,特指亞微米結(jié)構(gòu)的技術(shù)。微流控分析芯片最初在美國(guó)被稱為“芯片實(shí)驗(yàn)室”(lab-on-a-chip),在歐洲被稱為“微整合分析芯片”(micrototal analytical systems),它是微流控技術(shù)(Microfluidics)實(shí)現(xiàn)的主要平臺(tái),可以把生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)分析過(guò)程的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上,自動(dòng)完成分析全過(guò)程。有著體積輕巧、使用樣品及試劑量少,且反應(yīng)速度快、可大量平行處理及可即用即棄等優(yōu)點(diǎn)的微流控芯片,在生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有潛力,近年來(lái)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、流體、電子、材料、機(jī)械等學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域。
1.BE-FLOW對(duì)涉及流動(dòng)和剪切應(yīng)力的生理環(huán)境進(jìn)行了體外模擬,在流動(dòng)條件下在兩個(gè)獨(dú)立通道中進(jìn)行長(zhǎng)期2D或3D實(shí)驗(yàn)。
應(yīng)用實(shí)例:與細(xì)胞粘附至血管內(nèi)皮有關(guān)的過(guò)程(感染,細(xì)胞治療,轉(zhuǎn)移等)。
結(jié)構(gòu)及原理:BE-FLOW包含兩個(gè)獨(dú)立的通道,每個(gè)通道都有一個(gè)入口和出口,可以與流動(dòng)系統(tǒng)連接,模仿血管結(jié)構(gòu)。將細(xì)胞接種在ECM涂層表面,可以滿足細(xì)胞生長(zhǎng)和粘附需求,從而可以在不同的生理和病理學(xué)流速下重建動(dòng)態(tài)環(huán)境。
2.BE-GRADIENT允許在化學(xué)濃度梯度下進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。
應(yīng)用實(shí)例:細(xì)胞/球體的侵襲和遷移,血管生成,轉(zhuǎn)移,趨化性,局部缺血,細(xì)胞分化或氧化應(yīng)激。
結(jié)構(gòu)及原理:BE-GRADIENT包括側(cè)面微通道和中央腔室,可以在中央腔室接種細(xì)胞,側(cè)面通道注入含有O2、生長(zhǎng)因子等的培養(yǎng)基,從而形成濃度梯度來(lái)創(chuàng)建一個(gè)三維仿生微環(huán)境。
3.BE-TRANSFLOW允許細(xì)胞/組織進(jìn)行2D-3D結(jié)合共培養(yǎng),通過(guò)灌流培養(yǎng)模擬液體流動(dòng)環(huán)境,是我們仿生的微型設(shè)備,可以在體外模擬不同的組織結(jié)構(gòu)。利用芯片可以進(jìn)行體內(nèi)微環(huán)境模擬,對(duì)藥物化合物進(jìn)行有預(yù)測(cè)性的體外研究,從而使結(jié)果快速、有針對(duì)性地轉(zhuǎn)化至臨床,加速臨床藥物、疫苗研發(fā)的進(jìn)程。
應(yīng)用實(shí)例:體外免疫系統(tǒng)模型,血管粥樣斑塊形成,上皮粘連,氣血屏障等屏障類模型。
結(jié)構(gòu)及原理:BE-TRANSFLOW包括2個(gè)獨(dú)立的孔,中間為多孔膜,該膜與下部通道連接,可以進(jìn)行單培養(yǎng)或共培養(yǎng)。用不同的細(xì)胞類型在膜的上方和/或下方接種單層細(xì)胞,也可以在上層添加水凝膠細(xì)胞培養(yǎng)物。
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