流体切割应力加载方法使芯片上集成微生理系统中的机械生物刺激成为可能
Jin Hong Yap1, Satoshi Ishizaki1, Hiroko Nakamura2
1Department of Mechanical Engineering, School of Engineering, Tokai University, 4-1-1 Kitakaname, Hiratsuka 259-1292, Japan.
Micromachines
|September 27, 2025
概括
微生理系统 (MPS) 的新附件使流体剪切应力应用成为可能,增强了用于药物开发和机械生物学研究的器官芯片模型中的细胞屏障功能.
科学领域:
- 生物技术是生物技术.
- 细胞生物学 细胞生物学
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 像器官芯片平台这样的微生理系统 (MPS) 为药物开发提供了动物试验的替代方案.
- 商用MPS的BioStellarTM板,由于其开顶设计,缺乏流体剪切应力应用,限制了其生理相关性.
- 流体剪切应激在体内至关重要,影响细胞行为和功能.
研究的目的:
- 为BioStellarTM板式MPS平台开发和验证流体剪切应力附件.
- 为了使MPS内的细胞得到控制的机械刺激.
- 研究流体剪切应力对细胞屏障功能的影响.
主要方法:
- 为BioStellarTM板设计和制造了两个流体剪切应力附件 (FSSA-D和FSSA-I).
- 使用COMSOL多物理进行流动动力学模拟,以估计剪切应力.
- 通过光珠跟踪和生物测试验证实附件,包括使用Caco-2细胞进行TEER测量.
主要成果:
- 两个FSSA-D和FSSA-I附件成功地将受控的流体剪切应力应用于细胞.
- 实验表明,在流体剪切应力下,肠上皮细胞 (Caco-2) 的细胞屏障功能得到增强.
- 通过体电阻 (TEER) 的测量表明屏障完整性得到改善.
结论:
- 开发的附件是用于在MPS平台中应用流体剪切应力的实际工具.
- 这些附件促进机械生物学研究,使得实验室内能够研究切割应力对细胞的影响.
- 这些发现支持使用这些附件用于使用MPS进行更生理相关的药物开发和研究.
