本文將與大家分享，高壓放大器在仿人眼血管生成的血管芯片模型研究中的應用，希望能對各位工程師有所幫助與啟發(fā)。

　　血管網(wǎng)絡(luò)形成是一個復雜的過程，對于脊椎動物的發(fā)展至關(guān)重要。動態(tài)模擬血管系統(tǒng)，同時開展各種功能，例如傳送關(guān)鍵因子。內(nèi)皮細胞經(jīng)歷了激活，增殖，遷移，對齊，成管，修剪，統(tǒng)稱為血管形態(tài)發(fā)生。從已有血管形成新血管被稱為血管新生。通過各種分子機制的表征以及幾種血管生成促進劑和抑制劑的識別，大大推進了血管新生的研究。同時必須理解生理病理條件下的血管新生，涉及周圍微環(huán)境中的信號機制。研究人員試圖發(fā)現(xiàn)血管生成抑制劑。基本上，體外模型應該能夠定義并整合真實反映目標組織/器官的主要微環(huán)境。

　　血管新生——新血管從已有血管中生長，受控于細胞微環(huán)境中的線索，例如血管生長因子的可控空間梯度。然而，當前體外模型不可擴展用于深入研究血管生成。本研究開發(fā)了一種基于塑料的微流控芯片來重建體外3D血管網(wǎng)絡(luò)。識別了現(xiàn)有系統(tǒng)的主要缺點，即生產(chǎn)率低以及實驗難度大，提出了一個突破性建議同時減小缺點。塑料材料的選擇有助于提高體外設(shè)備的生產(chǎn)率和可用性。通過采用該材料，該芯片可以提供簡單的流體圖案化，有助于構(gòu)造細胞培養(yǎng)微環(huán)境。與之前的體系相比，該芯片可以形成向內(nèi)和向外的徑向血管出芽，顯示出功能和形態(tài)上完整的微血管。所開發(fā)的血管新生模型上產(chǎn)生了抗血管生成藥物篩選的劑量反應結(jié)果。該模型可以為正常和病理條件下的血管研究以及眼部新生血管化基礎(chǔ)研究做出重大貢獻。另外，可以將其作為一個工具來開展更實用的，擴展的臨床前研究，從而替代動物實驗。

　　近期發(fā)表在Advanced Healthcare Materials雜志上題為“Human Ocular Angiogenesis-Inspired Vascular Models on an Injection-Molded Microfluidic Chip”的文章，來自首爾大學的NooLiJeon教授團隊。

　　本文展示了一個基于塑料微流控芯片的工程化3D血管網(wǎng)絡(luò)平臺。這一平臺提供了一種簡易方法來實現(xiàn)流體圖案化，采用塑料材料取代廣泛應用的PDMS。該方法可以通過構(gòu)造一個結(jié)構(gòu)來引導親水條件下的表面流體運動從而圖案化兩種或多種流體。最終，這樣的圖案化允許細胞共培養(yǎng)環(huán)境，適合器官模擬系統(tǒng)。設(shè)計了一個圓形結(jié)構(gòu)作為流體引導，并將內(nèi)皮細胞和肺成纖維細胞共培養(yǎng)來重建一個3D血管網(wǎng)絡(luò)模型。通過構(gòu)造一個圓形結(jié)構(gòu)作為細胞培養(yǎng)流道，細胞間生物醫(yī)學交流可以徑向統(tǒng)一化.。利用這一特征，控制了各個方向上血管新生反應的出芽方向。這一形成很接近眼新生血管化研究中觀察到的正常和病理狀態(tài)下的視網(wǎng)膜和角膜血管新生。研究中，觀察到功能和形態(tài)上建立的微血管，通過施加抑制血管新生藥物，證實了這一系統(tǒng)作為篩藥平臺的潛力。

　　圖1.人眼解剖示意圖。

　　圖2.注塑成型圓形微流控芯片的整體配置和應用規(guī)則。

　　圖3.圓形共培養(yǎng)系統(tǒng)證實3D微血管網(wǎng)絡(luò)的形成。

　　圖4.血管新生模型的開發(fā)作為一個向內(nèi)血管出芽過程。

　　圖5.血管新生中徑向定向血管出芽的開發(fā)。

　　交叉學科方法的最新進展推動了復雜實驗模型的開發(fā)和各種應用，重現(xiàn)血管生成和血管新生。特別地，越來越多地研究理解血管新生的方法，包括腫瘤，骨，眼，和屏障模型。這樣的研究應該不僅僅保持為一個學術(shù)案例，而應該拓展到實際終端用戶。

　　本研究開發(fā)了一個基于塑料的微流控芯片來實現(xiàn)3D血管網(wǎng)絡(luò)的工程化和配置。這一微流控芯片克服了近年來大量研究的PDMS系統(tǒng)的一些缺點，從而可以作為一個更好的實驗工具。利用3D打印確定了最佳設(shè)計后，采用了注塑成型工藝。這一制造技術(shù)很有價值，它可以實現(xiàn)高度設(shè)計自由以及及時反映尺寸和結(jié)構(gòu)變化。不同于現(xiàn)有制造技術(shù)，可以大批量生產(chǎn)大量設(shè)備。證實了所采用的塑料與過去研究中所采用的PDMS相比不太容易發(fā)生疏水性小分子相關(guān)的吸附問題。利用了親水條件下的流體行為來實現(xiàn)流體快速簡易圖案化。這一圖案化方法可以實現(xiàn)芯片上一種或多種流體的圖案化，以同心層作為樞軸導向。這一方法的一個重大進步是突出生化蛋白的表達以及構(gòu)造經(jīng)過形態(tài)學驗證的3D血管網(wǎng)絡(luò)的能力。利用該芯片的結(jié)構(gòu)特征，可以設(shè)計一個接近眼血管生成的模型。徑向生長的血管出芽可以向內(nèi)或向外定向。這一模型有望用作一個體外平臺來替代動物實驗，例如整裝和微口袋檢測，目前用于眼新生血管化研究?；谒芰系墓こ袒?D血管系統(tǒng)的強大可重復性意味著我們期望將它用于基本血管生物學研究以及血管化器官模型，遠超過去研究中開發(fā)的系統(tǒng)。本質(zhì)上，我們致力于完全替代動物實驗，并開發(fā)適用于人體藥物研發(fā)的平臺。

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