微流控技術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。它是現代醫學技術發展過程中的一種重要的生物醫學工程技術，具有廣泛的應用前景和重要性。它在高通量分析、個性化醫療、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(yi)篇微流控領域研究成果，一(yi)起(qi)接著往下看(kan)吧~

　　為了滿足心臟(zang)再(zai)生(sheng)醫學的需求(qiu)，需要在可擴(kuo)展的懸(xuan)浮培(pei)養系統(tong)中對人誘導多(duo)能干細胞(hiPSCs)直接(jie)進行誘導分化，生(sheng)成工程心臟(zang)組織。來自AuburnUniversity的ElizabethA.Lipke教授(shou)團隊直接(jie)對水(shui)凝(ning)膠封裝的hiPSCs進行誘導分化，制備了功能性心臟(zang)組織微球。這種心臟(zang)組織微球在生(sheng)物制造(zao)、多(duo)孔板藥物篩(shai)選和(he)基于注(zhu)射的再(zai)生(sheng)治(zhi)療中具有巨大的應用前景(jing)

　　研究者采用(yong)改進的(de)(de)(de)微(wei)流控技(ji)術(shu)，通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)微(wei)流控細(xi)(xi)胞(bao)(bao)包封系統(tong)快速制備(bei)均勻的(de)(de)(de)球(qiu)形(xing)水凝膠。在(zai)(zai)該(gai)系統(tong)中，含有細(xi)(xi)胞(bao)(bao)的(de)(de)(de)前體水溶液通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)微(wei)流控裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)頂部入(ru)口(kou)泵(beng)(beng)入(ru)，礦物油(you)通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)底(di)部進口(kou)泵(beng)(beng)入(ru)，兩個入(ru)口(kou)水流在(zai)(zai)裝(zhuang)置(zhi)t形(xing)路口(kou)匯合。微(wei)球(qiu)通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)乳(ru)化(hua)形(xing)成(cheng)，并通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)垂直的(de)(de)(de)出(chu)口(kou)通(tong)(tong)(tong)道進行光交聯，并用(yong)培養(yang)基進行收(shou)集。封裝(zhuang)后，hiPSCs密度(du)高且形(xing)態完整。每分鐘大(da)約生產45個hiPSCs微(wei)球(qiu)，并嚴格控制尺寸和(he)圓度(du)。hiPSCs微(wei)球(qiu)在(zai)(zai)心(xin)臟(zang)分化(hua)開始前繼續增殖和(he)生長(chang)。包封后，細(xi)(xi)胞(bao)(bao)首(shou)先在(zai)(zai)原來的(de)(de)(de)水凝膠邊界(jie)內(nei)生長(chang)，保持最(zui)初的(de)(de)(de)微(wei)球(qiu)直徑(jing)。通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)免疫熒光標記冰凍切片的(de)(de)(de)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)核(he)，可見整個微(wei)球(qiu)中細(xi)(xi)胞(bao)(bao)密度(du)很高。（圖1）

　　圖(tu)1心臟(zang)組織微(wei)球的生產(chan)

　　心臟分(fen)化(hua)(hua)(hua)開始后(hou)，細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)先在(zai)微(wei)球(qiu)(qiu)邊(bian)界內生(sheng)長，然(ran)后(hou)在(zai)微(wei)球(qiu)(qiu)邊(bian)界外生(sheng)長，產生(sheng)密度(du)更(geng)大、圓度(du)更(geng)小的(de)(de)(de)(de)組織。對于兩種(zhong)不同的(de)(de)(de)(de)hiPSCs，XTT檢測(ce)結果證實第(di)(di)(di)1天的(de)(de)(de)(de)代謝(xie)活(huo)性高于第(di)(di)(di)2天。并且活(huo)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)和增(zeng)(zeng)殖細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)數量增(zeng)(zeng)加。通(tong)過(guo)對細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)微(wei)球(qiu)(qiu)分(fen)化(hua)(hua)(hua)前和分(fen)化(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)中的(de)(de)(de)(de)剛度(du)進行(xing)評估(gu)后(hou)發現，該微(wei)球(qiu)(qiu)為(wei)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)在(zai)分(fen)化(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)中提供了更(geng)加生(sheng)理的(de)(de)(de)(de)微(wei)環境。這種(zhong)暫時的(de)(de)(de)(de)組織硬度(du)增(zeng)(zeng)加伴隨著細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)形(xing)態的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)(hua)，從第(di)(di)(di)0天的(de)(de)(de)(de)圓形(xing)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)集(ji)落到(dao)分(fen)化(hua)(hua)(hua)后(hou)的(de)(de)(de)(de)伸長細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)，表明心臟分(fen)化(hua)(hua)(hua)。（圖2）

　　圖2充滿細胞的(de)微球生長形成統一(yi)的(de)組織

　　懸浮培養的(de)(de)微球在(zai)(zai)分(fen)化(hua)第8天(tian)開(kai)始(shi)自發收縮(suo)。從第0天(tian)(分(fen)化(hua)起始(shi)），到第12天(tian)，心(xin)臟(zang)分(fen)化(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)中細胞密度增(zeng)(zeng)加。通過(guo)心(xin)臟(zang)標記物、心(xin)肌肌鈣蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)T(cTnT)、α-肌動蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)(αSA)和(he)功(gong)能(neng)(neng)蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)Cx43的(de)(de)免(mian)疫染色，觀察整個微球和(he)切片的(de)(de)CM分(fen)布和(he)形態。結果發現在(zai)(zai)心(xin)臟(zang)分(fen)化(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)中，多(duo)能(neng)(neng)性基(ji)因Oct4的(de)(de)表達下降(jiang)。從第10天(tian)到第30天(tian)，心(xin)室CM基(ji)因MLC2v和(he)心(xin)臟(zang)基(ji)因βMHC的(de)(de)表達顯著增(zeng)(zeng)加。這些(xie)結果與CM發育和(he)成熟過(guo)程(cheng)(cheng)中的(de)(de)表達模式一致。αMHC的(de)(de)表達從第10天(tian)到第20天(tian)增(zeng)(zeng)加，然后(hou)從第20天(tian)到第30天(tian)下降(jiang)，此外，第10、20和(he)30天(tian)心(xin)臟(zang)微球的(de)(de)功(gong)能(neng)(neng)間(jian)隙連(lian)接蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)Cx43表達相似。（圖3）

　　圖33D心臟(zang)微球(qiu)分化使CM產量高，批次間(jian)重現性(xing)好，基因表達適宜

　　隨著培(pei)養時間的延(yan)長(chang)，包裹細(xi)胞(bao)的微(wei)球(qiu)分化為成(cheng)熟的心臟(zang)(zang)(zang)組(zu)織(zhi)。通過(guo)對培(pei)養一年以(yi)上(shang)的微(wei)球(qiu)連續冰(bing)凍切片的檢(jian)查(cha)，根據αSA陽性表達，心肌細(xi)胞(bao)存在于整(zheng)個心臟(zang)(zang)(zang)組(zu)織(zhi)微(wei)球(qiu)中(zhong)。ECT微(wei)球(qiu)分泌細(xi)胞(bao)外基質(ECM)，心臟(zang)(zang)(zang)微(wei)球(qiu)切片Masson三色染色顯示(shi)，從(cong)第28天(tian)到第98天(tian)，整(zheng)個微(wei)球(qiu)和周圍邊緣(yuan)的膠原沉積增加。心臟(zang)(zang)(zang)微(wei)球(qiu)的某(mou)些部分含有高度組(zu)織(zhi)結(jie)構(gou)和排(pai)列的細(xi)胞(bao)，類似天(tian)然的心臟(zang)(zang)(zang)組(zu)織(zhi)結(jie)構(gou)。掃(sao)描(miao)電鏡(jing)顯示(shi)微(wei)球(qiu)表面(mian)光滑，顯示(shi)心臟(zang)(zang)(zang)分化過(guo)程中(zhong)基質的細(xi)胞(bao)重構(gou)。

　　圖(tu)4工程(cheng)心臟組織微球表(biao)現出成熟細胞的特征(zheng)

　　為了(le)(le)成(cheng)功(gong)(gong)地將(jiang)工(gong)程心臟組織(zhi)應用(yong)到再(zai)生(sheng)醫(yi)學(xue)(xue)和藥物(wu)(wu)篩選，研究者(zhe)使用(yong)多極陣列(lie)(MEA)評估了(le)(le)20天(tian)工(gong)程心臟微球對(dui)藥理學(xue)(xue)刺激的(de)(de)反(fan)應以及工(gong)程心臟微球對(dui)電(dian)起搏的(de)(de)反(fan)應。結果發現(xian)工(gong)程心臟能夠在(zai)MEA和光學(xue)(xue)測圖平臺上對(dui)藥物(wu)(wu)治療和電(dian)起搏產(chan)生(sheng)適(shi)當反(fan)應，以及不斷(duan)增(zeng)加的(de)(de)收縮和松弛速度(du)，表明在(zai)工(gong)程心臟組織(zhi)微球內產(chan)生(sheng)的(de)(de)心肌(ji)細胞的(de)(de)功(gong)(gong)能。

　　圖(tu)5微球CMs對藥理學和電刺激反應表(biao)明功能

　　綜上所(suo)述，在(zai)本研(yan)究中(zhong)，研(yan)究者(zhe)使用(yong)定制的(de)微(wei)流控系統將hiPSCs快速封(feng)裝在(zai)PEG-纖維(wei)蛋(dan)白(bai)中(zhong)，以產(chan)生大(da)小和形狀均勻的(de)微(wei)球，具有高(gao)細胞活力，并(bing)保持增(zeng)殖(zhi)和多能(neng)表型。這些hiPSC微(wei)球隨后分化為具有高(gao)CM產(chan)量的(de)功能(neng)性工(gong)程心(xin)臟組織微(wei)球，對外界電和藥理學(xue)刺激有適當的(de)反應，并(bing)可在(zai)長期培養中(zhong)維(wei)持自發(fa)收縮。該方法能(neng)以自動(dong)化和可擴展(zhan)的(de)方式制造(zao)用(yong)于臨床(chuang)轉(zhuan)化和高(gao)通(tong)量藥物測(ce)試(shi)應用(yong)的(de)工(gong)功能(neng)化載(zai)hiPSCs微(wei)球，這對未(wei)來的(de)細胞治療應用(yong)是必(bi)要的(de)。

　　作為國(guo)內領(ling)先從事測量儀器研(yan)(yan)發、生產和銷售的高科技企業，Aigtek安泰電子(zi)深耕電子(zi)測試(shi)領(ling)域多年，在眾多尖端研(yan)(yan)究領(ling)域都(dou)有著(zhu)深度研(yan)(yan)究，擁有完備的產品線及測試(shi)方案。同樣微流(liu)控(kong)領(ling)域同樣是(shi)我(wo)們的一(yi)個關(guan)注點(dian)。

　　ATA-7050高壓放大器

　　一般微流控研究中會用到較高電壓，這時候就需要一款能夠穩定輸出高電壓的高壓放大器來進行驅動，ATA-7000系列功率放大器，最大(da)輸出電(dian)壓可達(da)10kVp-p（±5kVp），帶寬（-3dB）DC~5kHz，電(dian)流(liu)20mAp，功率100Wp，可以幫(bang)助研究人員(yuan)更(geng)好地完成實驗(yan)。

　　ATA-7050電壓放大器參數

　　PS：論文原文Engineered cardiac tissue microsphere production through direct differentiation of hydrogel-encapsulated human pluripotent stem cells發表于雜志Biomaterials上。

　　以(yi)上就是本次(ci)關于通(tong)過(guo)微流(liu)控水凝膠微球培(pei)養出心臟組織(zhi)微球以(yi)及(ji)功率放(fang)(fang)大器(qi)的(de)全部內容介(jie)紹(shao)，希望能幫助大家對(dui)功率放(fang)(fang)大器(qi)有(you)更(geng)深入的(de)了解，想要了解更(geng)多電壓放(fang)(fang)大器(qi)的(de)相關應用(yong)案例的(de)工程(cheng)師歡迎(ying)繼續關注我(wo)們。

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