軟骨芯片：體外重現(xiàn)關(guān)節(jié)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(fā)表了一篇關(guān)節(jié)軟骨芯片的文章（鏈接在文末），可以模擬軟骨細(xì)胞所受到的多向機(jī)械刺激，拿膝關(guān)節(jié)為例，就是說可以模擬運(yùn)動(dòng)員、超重人員等各種人群的膝關(guān)節(jié)負(fù)荷情況，并且可以觀察軟骨細(xì)胞在這種負(fù)荷下是如何一步步發(fā)生炎癥的，進(jìn)而采取更精準(zhǔn)的診斷及治療措施，造福社會(huì)。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(gè)并排的彈性PDMS腔體，腔體緊挨著下方的軟骨細(xì)胞，它們的每次形變都是對(duì)軟骨細(xì)胞的刺激，利用3個(gè)腔體的組合刺激來模擬軟骨在日常及運(yùn)動(dòng)中所受的多向機(jī)械刺激，芯片結(jié)構(gòu)見下圖。

膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)案例如下，藍(lán)色箭頭表示軟骨細(xì)胞受到PDMS膜的壓縮刺激，綠色箭頭為軟骨細(xì)胞受到的剪切力方向。

經(jīng)過一段時(shí)間的培養(yǎng)與刺激，軟骨細(xì)胞出現(xiàn)了促炎反應(yīng)（釋放細(xì)胞因子），并且這種反應(yīng)在不同的刺激強(qiáng)度下，反應(yīng)強(qiáng)度也出現(xiàn)了差距。在培養(yǎng)第15天（刺激14天）后，糖胺聚糖（細(xì)胞外基質(zhì)主要成分）產(chǎn)物顯著增加。

（無刺激、壓縮刺激和多向機(jī)械刺激對(duì)軟骨細(xì)胞表型的影響，細(xì)胞外基質(zhì)濃度不同）

本研究里，PDMS腔體的厚度為50μm，其形變量即反應(yīng)了對(duì)軟骨細(xì)胞的刺激強(qiáng)度，為了精準(zhǔn)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MFCS，4個(gè)獨(dú)立壓力輸出通道，性能出色，響應(yīng)快且穩(wěn)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(xiàn)在更多科學(xué)家會(huì)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(qǐng)點(diǎn)擊閱讀原文查看：Lab on Chip, 2022, 22 (DOI: 10.1039/d1lc01069g)