ATA-1372A寬帶放大器：微流控流式細胞打印技術(shù)制備功能性肝細胞微球
微流控技術(shù)是一種通過微小的通道和微型裝置對流體進行精確操控和分析的技術(shù)。它是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中的一種重要的生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景和重要性。它在高通量分析、個性化醫(yī)療、細胞篩選等方面有著巨大的潛力，Aigtek安泰電子今天就將為大家分享一篇微流控領(lǐng)域研究成果，一起接著往下看吧~
三維培養(yǎng)的多細胞肝臟微球模型有利于肝纖維化治療的發(fā)展。雖然這些模型可以再現(xiàn)纖維化疾病，但目前通過隨機聚集產(chǎn)生微球方法是不受控制的，較易產(chǎn)生大小、功能和效用不穩(wěn)定的球體。生物3D打印可以建立自動化成型，簡化過程和增加可靠性。然而，艙室的加載仍然是隨機的，產(chǎn)生了不均勻的組成和功能性質(zhì)的微球。這種可變性降低了使用微球進行篩選的準確性和靈敏度。
為了實現(xiàn)卓越的體外肝臟建模，需要建立新的方法來創(chuàng)建具有可控結(jié)構(gòu)、成分和功能特性的微球。近日，來自美國加利福尼亞大學(xué)的AdamRAbate團隊利用微流控流式細胞打印技術(shù)（μFCP）成功制造了精密肝臟細胞微球。所產(chǎn)生的細胞球體具有優(yōu)越的功能均勻性，與隨機生成的球體相比，具有更準確的統(tǒng)計窗口。相關(guān)研究以“Controlledfabricationoffunctionalliverspheroidswithmicrofluidicflowcytometricprinting”為題于2022年8月2日在線發(fā)表在Biofabrication上。
圖1微流控流式細胞打印技術(shù)產(chǎn)生肝細胞微球示意圖
首先，作者將肝細胞（HepG2）細胞經(jīng)胰蛋白酶處理后，通過26G針三次，使細胞團塊斷裂，制成單個HepG2細胞懸液。同樣，肝星狀細胞（HSC）也經(jīng)胰酶和EDTA消化為單細胞懸液?；谖⒘骺匦酒_發(fā)的單細胞打印機可通過定制的LabVIEW界面實現(xiàn)自動化。作者采用康寧的6孔或384孔的圓底超低粘附微孔板作為印刷或被動加載基板。利用懸浮細胞制備細胞微球的一個挑戰(zhàn)是，不是所有的細胞都是活的。因此，使用隨機分隔技術(shù)，死亡的細胞包含在種子中，引入可以改變球形性質(zhì)的可變性。用活性染料可以丟棄死細胞，這是一種獨特而有價值的特性（圖2）。
圖2與隨機沉淀法相比，產(chǎn)生的細胞存活率和均勻度更高
球形大小由培養(yǎng)時間和種子中起始細胞的數(shù)量決定。為了說明μFCP在控制球體大小方面的效用，作者打印出具有不同細胞數(shù)量的種子，并監(jiān)測它們的生長，與隨機加載相比，最終的大小變異性要小約3倍。為了說明準確控制其成分的能力，我們使用兩種方法構(gòu)建了含有10個HepG2和10個造血干細胞的目標成分的球體。對于μFCP，HepG2細胞平均10.4個，HSC細胞平均10.1個，標準誤差分別為0.9和0.8。對于隨機加載，根據(jù)泊松分布，我們觀察到HepG2細胞平均數(shù)量為9.4，HSC細胞平均數(shù)量為9.9，標準誤差分別為3.4和3.6。因此，印刷的球體比隨機加載產(chǎn)生的球體尺寸變異性低三倍。
圖3采用微流控單細胞打印技術(shù)制備多細胞肝球，得到更加均勻的多細胞肝臟微球
纖維形成依賴于肝細胞與造血干細胞的相互作用。因此，這些細胞的比例變化可導(dǎo)致不規(guī)則的球形功能。為了研究細胞比例對肝球形表型和纖維化模型的影響，作者打印了不同比例的HepG2和HSC，每個球形有100個細胞。培養(yǎng)6天后，觀察到球體大小隨著HSC數(shù)量的增加而減小。隨著HSC數(shù)的進一步增加，緊致度漸近，球體的形狀變得不規(guī)則。造血干細胞增加超過60%會導(dǎo)致非生理狀態(tài)和次優(yōu)球體。為了更深入地研究這一問題，作者量化了球形膠原蛋白的生成，這是纖維化中的關(guān)鍵功能性生物標志物。在50%以下，總膠原蛋白隨星狀細胞數(shù)量線性增加，每個星狀細胞產(chǎn)生的膠原蛋白數(shù)量大致不變（圖4）。
圖4肝細胞微球細胞型比例的系統(tǒng)研究
使用細胞微球進行藥物篩選時，其大小和功能的均勻性直接影響準確性。由于μFCP可以制備均勻性的微球體，與隨機技術(shù)相比，它可以提供更精確的篩選。為了評估藥物反應(yīng)的可變性，我們使用TGF-β1促纖維化化合物處理微球，這是一種有效的星狀細胞激活刺激方式，導(dǎo)致I型膠原的產(chǎn)生。為了比較功能均勻性，我們通過計算I型膠原的面積來量化I型膠原的數(shù)量。實驗表明，TGF-β1顯著增加了打印的球狀體和隨機生成的球狀體中的I型膠原，與隨機生成的相對標準誤差測量相比，打印出來的球體導(dǎo)致測量變異性降低，測量可變性大大增加了藥物影響的統(tǒng)計顯著性（圖5）。
圖5單細胞打印肝細胞微球利于準確的體外藥效評價
基于隨機聚集所產(chǎn)生的肝細胞微球具有可變的尺寸和功能的缺點，限制了它們再現(xiàn)肝臟生物學(xué)和纖維化的可重復(fù)性，以及使用它們作為組織模型進行藥物篩選的準確性。本文所提出的微流控單細胞打印方法克服了這些問題，肝細胞微球是由所需精確數(shù)量的細胞類型和高活力的細胞組成。將多路復(fù)用技術(shù)與單細胞精度相結(jié)合，可以精確地制作出設(shè)計復(fù)雜度更高的細胞微球，這將有助于研究如何控制細胞微球的性質(zhì)或引入新的功能特性。
帶寬：（-3dB）DC~3MHz
電壓：70Vp-p（±35Vp）
電流：2Ap
功率：70Wp
可程控
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