一个微流体芯片,用于在肠道中持续形成氧气梯度 (ex vivo)

科学领域:

• 胃肠病学 胃肠病学
• 神经科学是一个神经科学.
• 生物医学工程 生物医学工程

背景情况:

• 肠道氧气梯度对于肠道生理学和微生物组合至关重要.
• 了解肠-大脑轴通信需要监控肠道内的信号.
• 现有的ex vivo培养方法难以复制生理氧度梯度,并允许实时监测.

研究的目的:

• 设计和制造3D打印的微流体装置,用于培养ex vivo的小鼠肠道切片.
• 通过肠道组织建立和维持一个生理氧气梯度.
• 为了实现实时的神经化学测量在ex vivo肠道模型.

主要方法:

• 制造一个3D打印的微流体装置,有11个输出口,可以输送氧化和无氧化介质.
• 模仿肠道氧气梯度,通过中心输送去氧化介质和外围输送氧化介质.
• 使用对氧气敏感的光染料对氧气梯度的表征.
• 使用光显微镜和快速扫描循环电压计 (FSCV) 评估组织活力.
• 使用FSCV和碳纤维微电极实时测量神经化学物质.

主要成果:

• 成功制造了一种微流体装置,能够在小鼠肠道切片上保持可调节的氧气梯度.
• 证实了组织活力和模仿生理氧气分布的能力.
• 首次实现了肠道中血清素和黑激素信号的实时同时测量.
• 在培养组织内进行探针插入和成像的直接访问.

结论:

• 开发的3D打印微流体芯片使肠道切片在受控的氧气梯度下能够进行强大的ex vivo培养.
• 这个平台为肠-大脑轴信号的前所未有的实时神经化学监测提供了便利.
• 代表了对研究肠道生理学和疾病病原性ex vivo的重大进展.