液体插头在计算机控制的微流体气道上传播,芯片上有半圆形微通道

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 肺部生理学 肺部生理学
• 微流体学 微流体学

背景情况:

• 远距离呼吸道流体力学在肺部疾病中至关重要.
• 以前的模型缺乏稳定生成和分析液体插头的能力.

研究的目的:

• 开发和验证一个肺上芯片系统,用于研究远端气道的液体插头动力学.
• 调查表面活性剂,粘度和通道几何学对插头行为和呼吸道上皮细胞损伤的影响.

主要方法:

• 设计了一种两入口,一出口的微流体装置,具有计算机控制的流体切换.
• 建立了防漏粘合和初级小气道上皮细胞培养.
• 产生含有表面活性剂和粘性液体的插头,并对速度,长度和压力下降进行分析.
• 计算建模补充了实验发现.
• 细胞损伤在不同的通道几何形状下进行了评估.

主要成果:

• 该设备可重复生成含有表面活性剂的稳定液体塞,显示压力要求下降.
• 增加的流体粘度降低了插头传播速度,增加了压力差异.
• 计算建模证实了切割应力增加和压力差异与更高的粘度.
• 道几何学影响了细胞损伤,道中心受到的损伤更大.

结论:

• 开发的肺上芯片系统能够对与远距离呼吸道疾病相关的液体插头动态进行可靠的调查.
• 这些发现突显了表面活性剂和粘液粘度在阻塞性肺部疾病中的生理意义.
• 通道几何学在呼吸道上皮细胞损伤中起作用,反映了体内条件.