微气泡阵列微生理系统的设计,制造和表征
Lukas B Jenkins1, Hasibul Hasan Hredoy1, Hossein Abolhassani1
1Department of Biomedical Engineering, University of Rochester, Rochester, NY, USA.
Lab on a chip
|October 14, 2025
概括
这项研究引入了用于3D组织培养的新型微泡流体系统,改善了营养物质的输送,并在药物发现的高流速下保持了组织忠实性.
科学领域:
- 生物技术是生物技术.
- 组织工程是组织工程.
- 微流体学 微流体学
背景情况:
- 微生理系统 (MPS) 对于高通量3D组织培养和药物查至关重要.
- 微气泡 (MBs) 为集成到MPS提供了一个独特的格式.
- 当前的MPS面临着在营养提供,废物清除和维持生理相关性方面面临的挑战.
研究的目的:
- 开发和验证混合微泡-流体MPS用于增强的3D组织培养.
- 研究流体动力学对MB体内组织培养的影响.
- 为了证明这个平台在药物发现和毒理学方面的实用性.
主要方法:
- 计算流体动力学 (CFD) 模拟用于模拟MBs内的流量和溶液扩散.
- 微球的光学跟踪用于验证CFD模拟.
- 使用3D打印 (FDM) 和成型制造一个毫流体MB设备.
- 在动态流动条件下培养小鼠唾液腺组织.
主要成果:
- CFD模拟显示了MBs内显著的速度脱和切削减,允许高通道流速,同时保持低切削环境.
- 面积比在2到3之间的MBs优化了营养物质的运输和细胞分泌因子的保留.
- 3D打印的MB设备保持了组织忠实性,这可以通过培养的唾液腺组织中保存的基因表达来证明.
- 混合系统在高流量下防止了组织脱落,并且在防止乳酸积累方面表现优于直线井.
结论:
- 新型的MB-流体MPS平台能够实现可扩展的,高内容的3D培养,提高生理相关性.
- 这项技术增强了营养物质/废物交换,并保持了组织完整性,克服了传统微流体系统的局限性.
- 该平台适用于有机体,瘤球体和组织模拟应用在药物发现和毒理学中.
