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微流控軟骨芯片:體外重現關節病變過程

閱讀:425        發布時間:2022-11-23

軟骨芯片:體外重現關節病變過程

這是微納立方第30篇微流控推文。

今年3月,Lab on a chip上發表了一篇關節軟骨芯片的文章(鏈接在文末),可以模擬軟骨細胞所受到的多向機械刺激,拿膝關節為例,就是說可以模擬運動員、超重人員等各種人群的膝關節負荷情況,并且可以觀察軟骨細胞在這種負荷下是如何一步步發生炎癥的,進而采取更精準的診斷及治療措施,造福社會。下面簡單介紹下帕吉(Paggi)等人的成果。

(軟骨芯片,單面約硬幣這么大)

帕吉他們的想法很有意思,在軟骨芯片上做了3個并排的彈性PDMS腔體,腔體緊挨著下方的軟骨細胞,它們的每次形變都是對軟骨細胞的刺激,利用3個腔體的組合刺激來模擬軟骨在日常及運動中所受的多向機械刺激,芯片結構見下圖。

膝關節運動案例如下,藍色箭頭表示軟骨細胞受到PDMS膜的壓縮刺激,綠色箭頭為軟骨細胞受到的剪切力方向。

經過一段時間的培養與刺激,軟骨細胞出現了促炎反應(釋放細胞因子),并且這種反應在不同的刺激強度下,反應強度也出現了差距。在培養第15天(刺激14天)后,糖胺聚糖(細胞外基質主要成分)產物顯著增加。

(無刺激、壓縮刺激和多向機械刺激對軟骨細胞表型的影響,細胞外基質濃度不同)

本研究里,PDMS腔體的厚度為50μm,其形變量即反應了對軟骨細胞的刺激強度,為了精準控制刺激大小及變化,需要一款精密壓力控制儀器,帕吉他們選擇了法國Fluigent的壓力泵MFCS4個獨立壓力輸出通道,性能出色,響應快且穩定性佳,是微流控研究人員手里的好工具。

(法國Fluigent 4通道壓力泵MFCS

現在更多科學家會選擇單手操作的Flow EZ壓力泵,可以一邊使用一邊做顯微鏡觀察。

(法國Fluigent 單手操作壓力泵Flow EZ

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論文請點擊閱讀原文查看:Lab on Chip, 2022, 22 (DOI: 10.1039/d1lc01069g)




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