最近，加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)取得了一項(xiàng)令人矚目的突破。他們成功開發(fā)了一種先進(jìn)的微流控平臺(tái)，該平臺(tái)旨在建立和持續(xù)監(jiān)測(cè)間充質(zhì)與胰島球體周圍的復(fù)雜內(nèi)皮網(wǎng)絡(luò)。不僅如此，研究團(tuán)隊(duì)還利用這一平臺(tái)成功構(gòu)建了基于多能干細(xì)胞的血管化類器官，這一創(chuàng)新成果以“A microfluidic platform integrating functional vascularized organoids-on-chip”為題，在知名的《Nature Communications》期刊上發(fā)表。

這款微流控平臺(tái)巧妙地運(yùn)用了流體動(dòng)力學(xué)與毛細(xì)管效應(yīng)進(jìn)行包封，極大地簡(jiǎn)化了3D細(xì)胞聚集體血管化的過程。這種創(chuàng)新的方法讓類器官在微流控芯片上的培養(yǎng)時(shí)間得以延長至30天，充分展示了該平臺(tái)在支持長期實(shí)驗(yàn)中的實(shí)用性和可靠性。

研究深入探討了優(yōu)化包封過程所需的技術(shù)要點(diǎn)，包括如何調(diào)整凝膠層的厚度，以及如何減少包封過程中細(xì)胞的損失。此外，平臺(tái)選用環(huán)烯烴共聚物（COC）作為微流控芯片的制作材料，這得益于其低熒光性、出色的化學(xué)耐受性以及低藥物吸收率。研究團(tuán)隊(duì)還利用高精度銑削設(shè)備，直接將微流控圖案精準(zhǔn)地加工到COC片上，進(jìn)一步提升了平臺(tái)的性能與精度。

其次，在多數(shù)研究中，我們觀察到流量往往受到靜水壓力的調(diào)控，這種驅(qū)動(dòng)液體的方式既簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)高效。然而，不容忽視的是，最佳的靜水壓差難以長時(shí)間保持，這導(dǎo)致了培養(yǎng)基必須頻繁更換的難題。而搖桿灌注平臺(tái)的引入，為我們提供了一種解決方案。這種平臺(tái)通過模擬生理相關(guān)的流體動(dòng)力學(xué)特性，如壓力調(diào)節(jié)和/或蠕動(dòng)，顯著減少了相關(guān)的問題。

在這項(xiàng)研究中，研究人員成功地通過應(yīng)用注射泵解決了所面臨的挑戰(zhàn)。借助一個(gè)容量為20毫升的注射器，使微流控灌注能夠以1 μL/min的流速穩(wěn)定運(yùn)行兩周，期間無需斷開注射器。更值得一提的是，通過采用10通道注射泵，他們能夠輕松并行地監(jiān)測(cè)10個(gè)不同通道中的流速。

此外，研究人員巧妙地將類器官和水凝膠放置在流體動(dòng)力學(xué)捕獲區(qū)域中，確保細(xì)胞受到的剪切應(yīng)力最小化。這些捕獲區(qū)域還可以進(jìn)行串聯(lián)配置，從而容納多個(gè)通過內(nèi)皮網(wǎng)絡(luò)相互連接的血管化類器官，包括不同類型的組織類器官。這樣的設(shè)計(jì)不僅提高了實(shí)驗(yàn)的便捷性，還增強(qiáng)了結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

總體來看，該研究的定量數(shù)據(jù)不僅突顯了微流控平臺(tái)在構(gòu)建更加貼近生理狀態(tài)的組織模型方面的巨大潛力，而且進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了其在生物醫(yī)學(xué)研究多個(gè)領(lǐng)域的廣泛適用性。這種在微流控芯片上實(shí)現(xiàn)類器官有效血管化的能力，為深入研究疾病機(jī)制、藥物測(cè)試以及探索再生醫(yī)學(xué)策略提供了新的有力工具，無疑將推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的研究取得更為顯著的進(jìn)展。