哈嘍~大家好~今天Aigtek安泰電子給大家分享(xiang)的(de)(de)(de)是(shi)，高壓(ya)放大器(qi)在有(you)關(guan)(guan)(guan)眼部黃斑(ban)病(bing)變研究(jiu)，及微流(liu)控技術應用(yong)中的(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)案例。據估計，視力喪(sang)失和失明影響著(zhu)全球約3.14億人(ren)。為(wei)了研究(jiu)疾(ji)病(bing)機制和開發(fa)新(xin)的(de)(de)(de)治(zhi)療策略(lve)，真實(shi)模擬人(ren)眼組(zu)織的(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)模型(xing)是(shi)必不可少(shao)的(de)(de)(de)。外(wai)血(xue)視網膜(mo)屏(ping)障(outer blood–retinal barrier，oBRB)是(shi)開發(fa)新(xin)模型(xing)系(xi)統的(de)(de)(de)關(guan)(guan)(guan)鍵眼結構之一(yi)，因為(wei)它參與(yu)了各種視覺疾(ji)病(bing)的(de)(de)(de)病(bing)理(li)生理(li)學。其中年齡相關(guan)(guan)(guan)性(xing)黃斑(ban)變性(xing)(age-related macular degeneration，AMD)是(shi)外(wai)血(xue)視網膜(mo)屏(ping)障的(de)(de)(de)關(guan)(guan)(guan)鍵組(zu)織功(gong)能障礙的(de)(de)(de)結果，而(er)氧化應激導致活性(xing)氧的(de)(de)(de)積累(reactive oxygen species，ROS)是(shi)導致年齡相關(guan)(guan)(guan)性(xing)黃斑(ban)變性(xing)的(de)(de)(de)一(yi)個關(guan)(guan)(guan)鍵因素(su)。

　　為了更好地了解年齡相關性黃斑變(bian)(bian)性的病理生理學(xue)，需(xu)要(yao)建立便(bian)(bian)于(yu)(yu)觀察組織形(xing)(xing)態(tai)學(xue)變(bian)(bian)化、便(bian)(bian)于(yu)(yu)操作實驗條件的實驗模型(xing)。器官芯(xin)片設備(bei)被證明(ming)是很(hen)有前途的疾(ji)病模型(xing)。最近，人們報道(dao)了多種人體(ti)視網膜外層器官芯(xin)片模型(xing)。然而(er)，由于(yu)(yu)這(zhe)些模型(xing)依(yi)賴于(yu)(yu)內皮細胞(bao)自組織形(xing)(xing)成(cheng)微血管(guan)網絡，研究人員對三(san)維血管(guan)幾(ji)何形(xing)(xing)狀(zhuang)的控制有限。

　　近期，荷(he)蘭特(te)文特(te)大學(xue)技術醫(yi)學(xue)中(zhong)心的(de)AndriesD.vanderMeer教授團隊報道了一種oBRB的(de)微流控器官(guan)芯片模(mo)型，該模(mo)型包含一層(ceng)人(ren)永(yong)生化視(shi)網膜色素上(shang)皮和一根由(you)半透(tou)膜分隔的(de)人(ren)內皮細胞微血管。

　　芯(xin)片(pian)內的三(san)維血(xue)(xue)管(guan)(guan)結構通(tong)過光學相(xiang)(xiang)干斷(duan)層掃描技(ji)術(shu)(opticalcoherencetomography,OCT)進(jin)行(xing)成像(xiang):這是一種常(chang)規應用(yong)于眼科的醫學成像(xiang)技(ji)術(shu),血(xue)(xue)管(guan)(guan)直徑(jing)和(he)密度的差異可以(yi)很容易地檢測到。在(zai)用(yong)過氧化(hua)氫(H2O2)處(chu)理誘(you)導(dao)氧化(hua)應激后，通(tong)過使用(yong)熒光示蹤的動態分(fen)析(xi)觀(guan)察到屏障(zhang)通(tong)透性的劑量(liang)依(yi)賴(lai)性增加，類似于臨床(chuang)使用(yong)的熒光血(xue)(xue)管(guan)(guan)造影(ying)(fluorescence-basedangiography,FA)。oBRB的這種器官芯(xin)片(pian)將允許未來利用(yong)體(ti)外臨床(chuang)相(xiang)(xiang)關設備研究復雜的疾(ji)病機制以(yi)及進(jin)行(xing)視覺障(zhang)礙的治療。

　　如圖(tu)一所示，作(zuo)(zuo)者(zhe)目標(biao)是(shi)在(zai)一個(ge)器官芯片(pian)模型(xing)中模擬(ni)視網(wang)(wang)膜(mo)外膜(mo)的(de)(de)(de)(de)組織。芯片(pian)被設計成(cheng)由聚酯多孔膜(mo)分隔(ge)的(de)(de)(de)(de)兩個(ge)隔(ge)間(jian)(圖(tu)1A)，類(lei)似于視網(wang)(wang)膜(mo)色(se)(se)素上皮(pi)和(he)視網(wang)(wang)膜(mo)下脈(mo)絡膜(mo)的(de)(de)(de)(de)層狀結構。在(zai)微通道(dao)中，作(zuo)(zuo)者(zhe)使用(yong)微圖(tu)案法在(zai)I型(xing)膠(jiao)原水凝膠(jiao)中創建了一個(ge)具有(you)明確幾何形狀的(de)(de)(de)(de)微血管通道(dao)（圖(tu)1B）。之后(hou)引入HUVECs和(he)ARPE-19并共培養72小時。共培養后(hou)對細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)進行肌動蛋(dan)(dan)白細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)骨架和(he)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)核染色(se)(se)，共聚焦顯(xian)微鏡(jing)檢(jian)查發現細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)分布均勻(yun)，表明細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)層連(lian)(lian)續連(lian)(lian)接(圖(tu)1C)。為了確認這(zhe)些(xie)特(te)定的(de)(de)(de)(de)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)類(lei)型(xing)，作(zuo)(zuo)者(zhe)分別對ARPE-19和(he)HUVECs進行了細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)-細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)粘(zhan)附分子(zi)ZO-1和(he)VE-cadherin的(de)(de)(de)(de)熒光染色(se)(se)(圖(tu)1C)。亞細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)定位(wei)與預期的(de)(de)(de)(de)一樣，各自的(de)(de)(de)(de)蛋(dan)(dan)白質定位(wei)在(zai)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)連(lian)(lian)接處。

　　在(zai)(zai)眼(yan)科，熒(ying)(ying)(ying)光血(xue)管(guan)(guan)(guan)造(zao)影(ying)通常用于評(ping)估(gu)眼(yan)部循環(例如(ru)脈(mo)絡(luo)膜(mo)(mo)(mo)血(xue)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)液(ye)(ye)體滲漏)，以及(ji)發現其他方法無(wu)法檢(jian)測到的(de)(de)血(xue)管(guan)(guan)(guan)缺(que)陷。因此，許多(duo)年齡(ling)相關性(xing)黃斑變(bian)性(xing)的(de)(de)臨床試驗(yan)都依賴熒(ying)(ying)(ying)光血(xue)管(guan)(guan)(guan)造(zao)影(ying)來評(ping)估(gu)治療效果(guo)。熒(ying)(ying)(ying)光血(xue)管(guan)(guan)(guan)造(zao)影(ying)是(shi)將(jiang)熒(ying)(ying)(ying)光素這(zhe)樣的(de)(de)熒(ying)(ying)(ying)光示蹤劑(ji)進行靜(jing)脈(mo)注射(she)，然(ran)后在(zai)(zai)血(xue)液(ye)(ye)循環中流動，在(zai)(zai)幾秒(miao)鐘內(nei)通過脈(mo)絡(luo)膜(mo)(mo)(mo)微(wei)血(xue)管(guan)(guan)(guan)內(nei)的(de)(de)熒(ying)(ying)(ying)光成像可(ke)見，隨(sui)后染料逐漸從血(xue)液(ye)(ye)循環系統中消失。如(ru)果(guo)存在(zai)(zai)視網膜(mo)(mo)(mo)血(xue)管(guan)(guan)(guan)缺(que)損或視網膜(mo)(mo)(mo)色素上皮缺(que)損，染料會(hui)填(tian)充病變(bian)的(de)(de)細胞(bao)間隙并長時間保留。在(zai)(zai)血(xue)管(guan)(guan)(guan)造(zao)影(ying)晚期殘(can)留的(de)(de)高(gao)熒(ying)(ying)(ying)光是(shi)屏障組織損傷(shang)的(de)(de)臨床指征(zheng)。

　　在(zai)(zai)本研究中，作者將熒(ying)(ying)(ying)光(guang)血管(guan)(guan)造影技(ji)術(shu)和微流控芯片(pian)技(ji)術(shu)相結合來檢查過氧化(hua)氫濃(nong)度對共培(pei)養模型(xing)中細胞連接的(de)(de)的(de)(de)影響。在(zai)(zai)約(yue)34s-1的(de)(de)剪切速率下，將共培(pei)養的(de)(de)芯片(pian)于(yu)0、800μM和10mMH2O2中分(fen)(fen)別培(pei)養1、2和5天。之后(hou)將熒(ying)(ying)(ying)光(guang)標記的(de)(de)右(you)旋(xuan)糖酐引入到微血管(guan)(guan)中，將熒(ying)(ying)(ying)光(guang)染(ran)料(liao)灌注系(xi)統幾分(fen)(fen)鐘后(hou)向(xiang)微血管(guan)(guan)中灌注對照介(jie)質以(yi)清除系(xi)統中的(de)(de)熒(ying)(ying)(ying)光(guang)染(ran)料(liao)，隨后(hou)檢查微血管(guan)(guan)中高熒(ying)(ying)(ying)光(guang)跡象。

　　作(zuo)者利(li)用熒光強度(du)的(de)數據(ju)計算了內皮單層膜(mo)的(de)通透性。結果(guo)顯(xian)示(shi)，為處理組的(de)組別(bie)保持(chi)了屏障功(gong)能。此(ci)外，800μM的(de)處理在較短的(de)暴(bao)露時(shi)間(1天)中沒有對屏障造(zao)成明顯(xian)的(de)損(sun)(sun)害。然而(er)，顯(xian)著的(de)損(sun)(sun)害發生在2和5天的(de)H2O2暴(bao)露。作(zuo)為陽性對照，作(zuo)者使(shi)用10mm的(de)高濃度(du)H2O2，在暴(bao)露1、2、5天后也(ye)對細胞屏障造(zao)成了明顯(xian)的(de)損(sun)(sun)傷。

　　作為對(dui)比，作者(zhe)之后在常規培(pei)養系統中對(dui)HUVECs進行不(bu)同(tong)濃度的(de)H2O2處理(li)，以探(tan)索(suo)氧化應激導致細胞內皮功能障礙的(de)相關條件。與器官芯片模(mo)型(xing)不(bu)同(tong)，在800μM的(de)濃度下處理(li)HUVECs并未觀察到明(ming)顯的(de)損傷(shang)。

　　隨后作者(zhe)在器官芯(xin)片模型僅進行(xing)了(le)HUVECs的(de)(de)培(pei)養并在800μM的(de)(de)濃(nong)度下(xia)處理HUVECs5天。實驗結(jie)果(guo)顯示在ARPE-19層缺失(shi)的(de)(de)情況(kuang)下(xia)，屏蔽功能喪失(shi)更加嚴重(zhong)，在H2O2處理后染料直(zhi)接向培(pei)養室形成(cheng)大量滲漏(lou)。

　　在眼(yan)科，光學(xue)(xue)相干(gan)斷(duan)(duan)(duan)(duan)層(ceng)掃描(miao)(miao)技(ji)(ji)(ji)術是評估(gu)視(shi)網(wang)膜組織層(ceng)結構的(de)一種方法。因(yin)為(wei)(wei)它是一種非侵(qin)入性的(de)讀出器(qi)(qi)并且允許在體(ti)內成像，成為(wei)(wei)了年(nian)齡(ling)相關性黃斑變性治療(liao)后診(zhen)斷(duan)(duan)(duan)(duan)和隨(sui)訪的(de)常規(gui)工具。為(wei)(wei)了探究(jiu)視(shi)網(wang)膜外組織器(qi)(qi)官芯片(pian)模型(xing)是否與(yu)光學(xue)(xue)相干(gan)斷(duan)(duan)(duan)(duan)層(ceng)掃描(miao)(miao)技(ji)(ji)(ji)術兼容以(yi)及(ji)表征使(shi)用光學(xue)(xue)相干(gan)斷(duan)(duan)(duan)(duan)層(ceng)掃描(miao)(miao)技(ji)(ji)(ji)術作為(wei)(wei)讀出器(qi)(qi)的(de)靈(ling)敏度，作者首先使(shi)用它來測(ce)(ce)量不(bu)同尺寸(cun)(cun)的(de)微血(xue)(xue)管(guan)(guan)。結果顯示通過光學(xue)(xue)相干(gan)斷(duan)(duan)(duan)(duan)層(ceng)掃描(miao)(miao)技(ji)(ji)(ji)術測(ce)(ce)量的(de)平均直徑與(yu)預期直徑大小。光學(xue)(xue)相干(gan)斷(duan)(duan)(duan)(duan)層(ceng)掃描(miao)(miao)技(ji)(ji)(ji)術還可(ke)用于進行血(xue)(xue)管(guan)(guan)質量分析，結果顯示較大尺寸(cun)(cun)的(de)微血(xue)(xue)管(guan)(guan)中(zhong)質量良好的(de)微血(xue)(xue)管(guan)(guan)數量更多。總(zong)體(ti)來說，光學(xue)(xue)相干(gan)斷(duan)(duan)(duan)(duan)層(ceng)掃描(miao)(miao)技(ji)(ji)(ji)術可(ke)以(yi)用于器(qi)(qi)官芯片(pian)設備中(zhong)微血(xue)(xue)管(guan)(guan)的(de)可(ke)視(shi)化，并且具有足(zu)夠高的(de)分辨率。不(bu)僅可(ke)以(yi)檢(jian)測(ce)(ce)到大的(de)結構缺陷，還可(ke)以(yi)檢(jian)測(ce)(ce)到生理尺寸(cun)(cun)的(de)微血(xue)(xue)管(guan)(guan)和空洞。

　　ATA-2042高壓放大器

　　帶寬：（-3dB）DC~500kHz

　　電壓：400Vp-p（±200Vp）

　　電流：100mAp

　　功率：20Wp

　　壓擺率(lv)：≥445V/μs

　　可程控

　　以上結果(guo)表(biao)面(mian)，該研究(jiu)中(zhong)建(jian)立的具有組織通透(tou)性和血(xue)(xue)管結構的外血(xue)(xue)視網膜屏障微流控(kong)器官芯片模型可整合于臨床相(xiang)關(guan)的儀器設(she)備，將(jiang)有力地促進未(wei)來(lai)體(ti)外研究(jiu)結果(guo)與患者(zhe)數據的并排(pai)比較。在精準醫療的背景下，為年(nian)齡相(xiang)關(guan)性黃斑變性治療后(hou)診斷提供了潛在治療方案(an)。

PS：本實驗內(nei)容來自荷蘭特文特大學(xue)技術醫學(xue)中(zhong)心的(de)Andries D. van der Meer教授團隊在Lab on a chip雜志上發表題為(wei)“Microfluidic organ-on-a-chip model ofthe outer blood–retinal barrier with clinically relevant readouts for tissue permeability and vascular structure”的(de)文章(zhang)。

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