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肝脏芯片研发:整合模拟肝脏细胞外基质的水凝胶
2023-11-10327次
在2022年9月这篇研究中,科学家们采用了肝脏芯片这一前沿细胞培养模型,通过将人类肝癌细胞系(HepG2/C3A细胞系)植入到3D水凝胶中(由透明质酸和肝细胞外基质构成),创建了一个动态细胞培养系统,并将细胞培养增殖成了3D球状体。这个系统不仅提供了必要的细胞外基质支持,还通过RGDS序列(增强细胞粘附)促进了细胞的自然附着和增殖。

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这是微纳立方第40篇微流控推文

 

在2022年9月这篇研究中,科学家们采用了肝脏芯片这一前沿细胞培养模型,通过将人类肝癌细胞系(HepG2/C3A细胞系)植入到3D水凝胶中(由透明质酸和肝细胞外基质构成),创建了一个动态细胞培养系统,并将细胞培养增殖成了3D球状体。这个系统不仅提供了必要的细胞外基质支持,还通过RGDS序列(增强细胞粘附)促进了细胞的自然附着和增殖。

 

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21天培养后的HepG2/C3A球状体及特性分析

 

在模拟血流(10ul/min)的流动条件下,细胞在21天内形成了聚集体,并增殖形成了3D球状体。与相比传统静态培养,这种动态培养显著提高了细胞的生存率、功能性以及球体的结构完整性,特别是在白蛋白(主要由肝脏合成)的产量方面,科学家们观察到了显著的增加,这表明细胞的合成功能得到了增强。

 

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HepG2/C3A细胞21天培养的球状体形态演变

 

为了精确模拟血流,使培养环境尽量逼近体内环境,科学家们采用了Fluigent的压力泵和流量计设备,确保了培养介质以最适宜的条件流经微流控芯片。这种精密控制,不仅提高了实验的可重复性,也为科学家们提供了一个更加贴近真实生理状态的肝脏模型,这对于药物筛选和毒理学研究具有重要意义。

 

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不同播种密度细胞96h培养后的存活率

(红色为死细胞)

 

这篇研究不仅证实了肝脏芯片技术在维持和增强肝细胞功能方面的潜力,也为药物筛选和疾病模型的研究提供了新的视角。同时,提供了一个更加精确和可靠的肝脏模型,将协助科学家更好地秉承科学研究中的3Rs原则,即替代(使用非动物模型)、减少(减少动物使用数量)和精炼(减轻动物痛苦),以提高实验伦理并推动技术创新。