本文將與大家分享，功率放大器在多級(jí)別多尺度復(fù)雜血管網(wǎng)絡(luò)的仿葉脈人體器官芯片研究中的應(yīng)用，希望能對(duì)各位工程師有所幫助與啟發(fā)。

　　“器官芯片”是一種在體外利用微流控芯片裝置來(lái)模仿人體內(nèi)部的動(dòng)態(tài)生理微環(huán)境，從而培養(yǎng)出類(lèi)人體組織器官的新興技術(shù)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于包括生命科學(xué)機(jī)理研究、新藥開(kāi)發(fā)、個(gè)性化醫(yī)療和毒性預(yù)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。血管網(wǎng)絡(luò)為細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)、氧氣及生物因子，并參與炎癥反應(yīng)、腫瘤遷移等各種生物活動(dòng)，是人體生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，因此，在“器官芯片”中構(gòu)建出類(lèi)似人體血管網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是該技術(shù)的關(guān)鍵因素。目前，大多數(shù)關(guān)于“器官芯片”的研究只能制作出具有簡(jiǎn)單流道結(jié)構(gòu)的血管網(wǎng)絡(luò)，與人體體內(nèi)的多級(jí)復(fù)雜血管網(wǎng)絡(luò)相差甚遠(yuǎn)，難以提供仿生的生理微環(huán)境（如剪切力刺激等）和多器官的信號(hào)溝通傳導(dǎo)。已有研究者試圖通過(guò)仿生設(shè)計(jì)的方法，引入類(lèi)似血管分叉結(jié)構(gòu)特征，但其整體結(jié)構(gòu)仍然過(guò)于簡(jiǎn)單。因此，如何制造出類(lèi)似于人體體內(nèi)具有復(fù)雜多級(jí)結(jié)構(gòu)的血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是在芯片上構(gòu)建功能化器官模型的難題之一。

　　圖1與腔室特定器官集成的血管系統(tǒng)的仿生設(shè)計(jì)

　　針對(duì)以上問(wèn)題，香港理工大學(xué)趙昕教授課題組和西安交通大學(xué)賀健康教授課題組共同提出了一種新型仿生血管網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和制造方法，可實(shí)現(xiàn)多級(jí)別、多尺度血管網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可控制造，用于構(gòu)建具有多個(gè)器官的“葉脈芯片”。葉脈網(wǎng)絡(luò)與人體血管網(wǎng)絡(luò)具有高度的相似性，都是自然優(yōu)選出的液體傳輸系統(tǒng)，具有復(fù)雜的多級(jí)別管道，能夠?qū)崿F(xiàn)液體在大面積結(jié)構(gòu)/管道中的高效傳輸。基于此，該研究團(tuán)隊(duì)提出利用脫細(xì)胞的葉脈網(wǎng)絡(luò)作為模板，經(jīng)過(guò)一系列圖像處理方法，實(shí)現(xiàn)葉脈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的數(shù)字化重構(gòu)；該數(shù)字模型支持人為編輯，可實(shí)現(xiàn)在仿葉脈微流道系統(tǒng)中引入嵌入式腔室，通過(guò)光刻微制造技術(shù)獲得具有仿生微流道的“葉脈芯片”，用于血管化功能器官的培養(yǎng)。通過(guò)液體灌流實(shí)驗(yàn)和流體力學(xué)模擬分析的方法，發(fā)現(xiàn)液體能夠快速灌流到整個(gè)“葉脈芯片”中，并且嵌入式腔室的引入并不會(huì)改變“葉脈芯片”中的高效的液體流動(dòng)特性。此外，通過(guò)進(jìn)一步在多級(jí)管道中種植血管內(nèi)皮細(xì)胞，該研究團(tuán)隊(duì)成功制備出可灌流的多級(jí)別、多尺度血管網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可有效地支持嵌入式腔室中功能器官的培養(yǎng)，重建了類(lèi)似人體內(nèi)血液循環(huán)系統(tǒng)連接器官組織的復(fù)雜生理特征。為了展示其生物學(xué)效果，研究人員在“葉脈芯片”上制造出了血管化骨組織和肝組織并用于胰腺腫瘤遷移的研究，發(fā)現(xiàn)胰腺腫瘤細(xì)胞更趨向于遷移到骨組織中，并與骨髓基質(zhì)干細(xì)胞形成立體的環(huán)抱結(jié)構(gòu)，首次揭示了兩者在3D微環(huán)境中特殊的作用關(guān)系。該研究團(tuán)隊(duì)相信，這種“葉脈芯片”具有仿人體的多級(jí)別血管網(wǎng)絡(luò)，支持多個(gè)器官在同一芯片的共同培養(yǎng)，并且可同時(shí)進(jìn)行對(duì)比性的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，有潛力用于腫瘤遷移等血液循環(huán)系統(tǒng)相關(guān)的生理活動(dòng)和藥物開(kāi)發(fā)研究中。

　　相關(guān)結(jié)果以題為Human‐on‐Leaf‐Chip:ABiomimeticVascularSystemIntegratedwithChamber‐SpecificOrgans發(fā)表在Small雜志上，香港理工大學(xué)博士生毛茅和碩士生裴浩彬是該文第一作者，香港理工大學(xué)趙昕教授和西安交通大學(xué)賀健康教授是該文通訊作者。

　　圖2具有集成腔室的仿生血管系統(tǒng)的制造

　　圖3仿生血管系統(tǒng)內(nèi)的液體運(yùn)輸

　　圖4FITC-葡聚糖在預(yù)先裝有血纖蛋白水凝膠的腔室內(nèi)擴(kuò)散的特征

　　圖5仿生血管網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)皮化形成連接的血管化器官

　　圖6仿生血管系統(tǒng)中血管化器官的灌注培養(yǎng)，用于研究特定器官胰腺癌的轉(zhuǎn)移

　　針對(duì)微流控技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)研究，安泰電子有著成熟的配套行業(yè)解決方案，ATA系列高壓放大器，最大輸出電壓10kVp-p（±5kVp），最大輸出功率810Wp，最大輸出電流18Ap，在微流控相關(guān)生物醫(yī)療技術(shù)研究中有著重要的應(yīng)用，為更好的進(jìn)行科研實(shí)驗(yàn)提供了條件。

　　通過(guò)以上的介紹，相信您對(duì)于微流控芯片在生物醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用有了清晰的了解，如果想了解更多，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注安泰電子。本資料由Aigtek安泰電子整理發(fā)布，更多案例及產(chǎn)品詳情請(qǐng)持續(xù)關(guān)注我們。本資料由Aigtek安泰電子整理發(fā)布，更多案例及產(chǎn)品詳情請(qǐng)持續(xù)關(guān)注我們。西安安泰電子是專(zhuān)業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率放大器模塊、功率信號(hào)源、射頻功率放大器、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測(cè)量?jī)x器研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的高科技企業(yè)，為用戶提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的測(cè)試方案。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)m.gairou.cn或撥打029-88865020。

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