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软骨芯片:体外重现关节病变过程
2022-11-24683次
今年3月,Lab on a chip上发表了一篇关节软骨芯片的文章(链接在文末),可以模拟软骨细胞所受到的多向机械刺激,拿膝关节为例,就是说可以模拟运动员、超重人员等各种人群的膝关节负荷情况,并且可以观察软骨细胞在这种负荷下是如何一步步发生炎症的,进而采取更精准的诊断及治疗措施,造福社会。

软骨芯片:体外重现关节病变过程

这是微纳立方第30篇微流控推文。

 

今年3月,Lab on a chip上发表了一篇关节软骨芯片的文章(链接在文末),可以模拟软骨细胞所受到的多向机械刺激,拿膝关节为例,就是说可以模拟运动员、超重人员等各种人群的膝关节负荷情况,并且可以观察软骨细胞在这种负荷下是如何一步步发生炎症的,进而采取更精准的诊断及治疗措施,造福社会。下面简单介绍下帕吉(Paggi)等人的成果。

 

(软骨芯片,单面约硬币这么大)

 

帕吉他们的想法很有意思,在软骨芯片上做了3个并排的弹性PDMS腔体,腔体紧挨着下方的软骨细胞,它们的每次形变都是对软骨细胞的刺激,利用3个腔体的组合刺激来模拟软骨在日常及运动中所受的多向机械刺激,芯片结构见下图。

 

 

膝关节运动案例如下,蓝色箭头表示软骨细胞受到PDMS膜的压缩刺激,绿色箭头为软骨细胞受到的剪切力方向。

 

 

经过一段时间的培养与刺激,软骨细胞出现了促炎反应(释放细胞因子),并且这种反应在不同的刺激强度下,反应强度也出现了差距。在培养第15天(刺激14天)后,糖胺聚糖(细胞外基质主要成分)产物显著增加。

 

(无刺激、压缩刺激和多向机械刺激对软骨细胞表型的影响,细胞外基质浓度不同)

 

本研究里,PDMS腔体的厚度为50μm,其形变量即反应了对软骨细胞的刺激强度,为了精准控制刺激大小及变化,需要一款精密压力控制仪器,帕吉他们选择了法国Fluigent的压力泵MFCS,4个独立压力输出通道,性能出色,响应快且稳定性佳,是微流控研究人员手里的好工具。

 

(法国Fluigent 4通道压力泵MFCS)

 

现在更多科学家会选择单手操作的Flow EZ压力泵,可以一边使用一边做显微镜观察。


 

(法国Fluigent 单手操作压力泵Flow EZ)

 

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论文:Lab on Chip, 2022, 22 (DOI: 10.1039/d1lc01069g)