肠道微流控芯片(GoC):GoC系统模仿人类肠道的生理学。它解释了肠道的主要功能,即消化、营养物质的吸收、肠神经的调节、体内废物的排泄、以及伴随微生物共生体的人体肠道的病理生理学。GoC模型主要用于精确复制具有所需微流控参数的肠道体内环境。Kim等人研究了当人类GoC被肠道微生物群落占据时肠道的蠕动运动。通过对齐两个微通道(上部和下部)来设计微型器件,该微通道雕刻在PDMS层上,该PDMS是通过基于MEMS的微纳米制造工艺制作的模板翻模制备而来,且PDMS层由涂有ECM的多孔柔性膜隔开。如图所示,该装置被模仿人类肠道生理学的人肠上皮细胞包裹。这样的系统可以模拟人类肠道在某些特定因素下的蠕动运动,即流体流速。微流控芯片的瓶颈和难题是什么?个性化微流控芯片发展趋势
安捷伦已有一些仪器使用趋向于具有更多可用性方面的经验,并将这些经验应用到了微流体技术开发上。微流体和生物传感器的项目经理Kevin Killeen博士在接受采访时说,安捷伦的目标是为终端使用者解除负担,“由适宜的仪器产品组装成的系统可以让非专业人士操纵专业设备”。微流体技术也需要适时表现出其自身的实用性和可靠性,例如,纳米级电喷雾质谱分析(nano-electrospray MS)不必考虑其顶端的闭合及边带的加宽,Killeen补充道:“对于生物学家来说,微流控技术的价值就在于此。”四川微流控芯片结构利用微流控芯片做疾病抗原检测。
肾脏组织微流控器官芯片(KoC):传统方法或常规方法的局限性,例如细胞功能和生理学的变化或不适当,使得肾单位的病理生理学研究不准确且容易出错。相比之下,与微流控技术的集成已被证明可以产生更好和更精确的结果。KoC基本上是通过将肾小管细胞与微流控芯片技术相结合来制备的。它主要用于评估肾毒性。在临床前阶段能筛查出2%的失败药物,利用微流控技术能在临床阶段后检测出约20%的失败药物。这证明了使用KoC在单个微型芯片上研究人类肾单位的合理性。
为什么微流控芯片对我们很重要?微流控芯片是一种在十微米级直径微小流道中的工作的系统。作为参考:1微米是一米的百万分之一。一根头发丝的直径约为:40-50µm,可想而知流道甚至可以做到比头发丝还细。在这种精密流道上工作有很多优点:微流控系统与使用培养皿和滴管的传统测试方法相比,具有使用样本量小等特点,这意味着所需实验或者检测所需昂贵化学品和试剂数量会降低不少。当遇到有毒有害物质时,微流控检测也会更安全,因为在微流控系统中有毒物质可以得到更好的控制。微流控芯片产业的深度分析。
Lee等人先前解释说,与2D模型相比,微流控3D技术中肾单位的药效学和病理生理学反应更为实用。KoC已被开发并证明可显示出更好的药物肾毒性体内后果,该系统已被进一步用于确定各种药物诱导的生物反应。此外,它还有助于培养近端小管,用于观察预测药物诱导的肾损伤(DIKI)和药物相互作用的生物标志物。肾脏器官芯片模型的简单设计基本上由两层组成。上层包含近端小管上皮细胞,下层包含内皮细胞。如图1D所示,位于中间的多孔膜将两层分开。微流控芯片的组成材料是什么?湖北微流控芯片结构
克服微流控芯片所遇到的难题。个性化微流控芯片发展趋势
先前报道了微流控芯片的另一项采用体外细胞培养技术的研究,其中轴突和体细胞被物理分离,从而允许轴突通过微通道。借助这项技术,神经科学家可以研究轴突本身的特征,或者可以确定药物对轴突部分的作用,并可以分析轴突切断术后的轴突再生。值得一提的是,微通道可能会对组织或细胞产生剪切应力,从而导致细胞损伤。被困在微通道下的气泡可能会破坏流动特性,并可能导致细胞损伤。在设计此类3D生物芯片设备时,通常三明治设计,其中内皮细胞在上层生长,脑细胞在下层生长,由多孔膜分叉,该膜充当血脑屏障。个性化微流控芯片发展趋势
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