一个微流体屏障芯片平台与集成的多孔膜细胞基板阻抗光谱
Alisa Ugodnikov1,2, Joy Lu1, Bhaskar Yechuri1,2
1Translational Biology & Engineering Program, Ted Rogers Centre for Heart Research, Toronto, Ontario M5G 1M1, Canada.
ACS applied materials & interfaces
|August 4, 2025
概括
我们开发了一种使用多孔膜电池基板阻抗传感 (PM-ECIS) 的新方法,以准确测量器官在芯片上的屏障功能,克服了以前技术的局限性.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 细胞和分子生理学细胞和分子生理学
- 微流体学 微流体学
背景情况:
- 器官在芯片 (OOC) 系统使用微环境特征模拟生物障碍.
- 超内皮/上皮电阻 (TEER) 常用于OOC屏障完整性,但具有局限性.
- TEER受当前分布和生物材料的影响,阻碍了复杂的OOC模型中的准确测量.
研究的目的:
- 开发和验证一种用于OOC屏障完整性的新型阻抗传感方法.
- 为了克服OOC系统中TEER的局限性,使用生物材料和流体剪切应力.
- 为OOC屏障功能建立一个敏感和非侵入性的实时测量技术.
主要方法:
- 在带式屏障芯片 (BOC) 平台中内置金叶多孔膜电池基板阻抗传感 (PM-ECIS) 电极.
- 在无细胞和内皮屏障模型中测试了PM-ECIS对流体剪切应力的强度.
- 在水凝培养模型中评估了PM-ECIS灵敏度,将其与跨内皮/上皮电阻 (TEER) 进行比较.
主要成果:
- 在无细胞设备中,PM-ECIS测量不受流体剪切应力 (5dyn/cm2) 的影响.
- perfusion (0.06 dyn/cm2) 在内皮屏障模型中显著降低阻抗和阻抗 (p < 0.01).
- 与TEER相比,PM-ECIS在检测内皮单层中表现出对水凝的强度和更高的灵敏度.
结论:
- 孔膜电池基板阻抗传感 (PM-ECIS) 为测量器官在芯片上的屏障功能提供了一种强大而灵敏的方法.
- 这种技术克服了传统TEER的局限性,特别是在使用生物材料和剪切应力的复杂OOC模型中.
- 在先进的器官芯片应用中,PM-ECIS非常适合实时,非侵入性监测屏障完整性.
