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(da)家分享一(yi)篇微流控領域研究成果(guo)，一(yi)起(qi)接著往下看吧(ba)~

　　器官芯(xin)片(pian)包括(kuo)細胞外(wai)基質樣微(wei)(wei)組(zu)(zu)織(zhi)，這些微(wei)(wei)組(zu)(zu)織(zhi)可(ke)以調節(jie)嵌入細胞和微(wei)(wei)流控組(zu)(zu)件的生(sheng)物(wu)(wu)(wu)學行為。傳統的生(sheng)物(wu)(wu)(wu)制造方法，如微(wei)(wei)成型(xing)和光刻，在控制微(wei)(wei)組(zu)(zu)織(zhi)的組(zu)(zu)成以及材料的選擇方面，存在局(ju)限(xian)性。生(sheng)物(wu)(wu)(wu)3D打印，當配備多(duo)材料平(ping)臺(tai)時(shi)，可(ke)以用于制作異(yi)質微(wei)(wei)組(zu)(zu)織(zhi)，用于藥(yao)物(wu)(wu)(wu)開發(fa)和個性化(hua)醫療。

來(lai)自美(mei)國羅文(wen)大學(xue)的Amir K. Miri團(tuan)隊開發了一臺DLP生物(wu)3D打印(yin)(yin)機，該DLP打印(yin)(yin)機可(ke)以(yi)(yi)快速(su)、一步地(di)制作基(ji)于聚(ju)乙二醇二丙烯(xi)酸酯（PEGDA）和甲基(ji)丙烯(xi)酸酰化明膠(jiao)(jiao)（GelMA）的多材料復(fu)合水凝(ning)膠(jiao)(jiao)微流控(kong)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)。該微流控(kong)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)具有良好的機械(xie)性(xing)能(neng)和生物(wu)相容性(xing)，并且(qie)可(ke)以(yi)(yi)有效地(di)促進(jin)微組織(zhi)血管化。該生物(wu)制造(zao)方法可(ke)以(yi)(yi)為微組織(zhi)模型快速(su)集成到器官(guan)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)和高通(tong)量(liang)藥物(wu)篩選(xuan)平(ping)臺提(ti)供(gong)極大幫(bang)助。相關論文(wen)“Multi-Material Digital Light Processing Bioprinting of Hydrogel-Based Microfluidic Chips”發表于雜志Biofabrication上(shang)。

　　圖(tu)1可(ke)實現多(duo)材(cai)料打(da)印(yin)的DLP打(da)印(yin)機的工作原理示意圖(tu)

　　如圖1所示(shi)，研究人員(yuan)設計并組裝了一臺DLP生物3D打(da)(da)印(yin)機，其中通過料(liao)槽(cao)的(de)旋轉，可以實現(xian)墨(mo)水的(de)清洗和更(geng)換，從而實現(xian)多材料(liao)打(da)(da)印(yin)。

　　如(ru)圖2所示，該(gai)DLP打印機可以打印高分(fen)辨(bian)率(lv)模型，具有(you)制(zhi)造(zao)復合結(jie)構(gou)和多材料結(jie)構(gou)的(de)能力，能夠個性化定制(zhi)具有(you)復雜(za)結(jie)構(gou)的(de)微組織和類器(qi)官。

　　圖2DLP打印機的打印能力評價

　　爆破(po)壓力(li)(li)代表著水(shui)凝(ning)膠(jiao)微通道對流體壓力(li)(li)的(de)抵抗能(neng)(neng)力(li)(li)，爆破(po)壓力(li)(li)不足，可(ke)能(neng)(neng)會導(dao)致芯片的(de)局部故障。爆破(po)壓力(li)(li)由如圖(tu)3所示的(de)定制裝置來測試。結果表明，當墨(mo)水(shui)濃度升高時，爆破(po)壓力(li)(li)增加，爆破(po)壓力(li)(li)的(de)大小可(ke)能(neng)(neng)與水(shui)凝(ning)膠(jiao)的(de)剛(gang)度有關。此外，微通道的(de)溶脹率隨著GelMA濃度的(de)降低而減小。

　　圖3測試(shi)水(shui)凝膠(jiao)微通道(dao)的爆(bao)破壓力的裝(zhuang)置(zhi)示意圖和(he)微通道(dao)的性能(neng)表征

　　如圖(tu)4所(suo)示，該制(zhi)造方法可以個性化定制(zhi)可管道(dao)連(lian)接(jie)和(he)不同圖(tu)案的(de)(de)微流(liu)控芯片。單獨(du)的(de)(de)GelMA或其它軟水凝膠對微流(liu)控芯片的(de)(de)構建具(ju)有一定的(de)(de)挑戰性。GelMA具(ju)有優(you)異的(de)(de)生物相容性，但是它無法提供(gong)足夠高的(de)(de)機械強度和(he)打(da)印保真度。因(yin)此，選(xuan)擇(ze)PEGDA來創建支撐和(he)通(tong)道(dao)連(lian)接(jie)，與GelMA進行多材(cai)料復合打(da)印，為制(zhi)得的(de)(de)微流(liu)控芯片提供(gong)更(geng)高的(de)(de)穩(wen)定性和(he)保真度。

　　圖4可個性化定制的(de)多材料水凝膠微流控(kong)芯片

　　如圖5所示(shi)，研究人(ren)員(yuan)在微通道中(zhong)使用人(ren)臍靜(jing)脈內皮細(xi)胞（HUVEC）測(ce)試了水凝膠微流(liu)控芯片的(de)表面(mian)特性。血管(guan)生成(cheng)(cheng)標志(zhi)物(wu)（如CD31）的(de)表達(da)，標志(zhi)著長期動(dong)(dong)態(tai)流(liu)動(dong)(dong)誘導的(de)生理(li)剪切應力使微通道逐漸形(xing)成(cheng)(cheng)血管(guan)管(guan)腔結構。HUVEC的(de)生理(li)形(xing)態(tai)和(he)CD31的(de)空間分布顯示(shi)了動(dong)(dong)態(tai)流(liu)動(dong)(dong)可以影(ying)響(xiang)微通道中(zhong)細(xi)胞及(ji)微組(zu)織(zhi)的(de)生物(wu)活性。

　　圖5水(shui)凝膠微流控芯片中的血(xue)管(guan)建模

　　水(shui)凝膠(jiao)主要是一種流(liu)(liu)體(ti)飽(bao)和(he)(he)的(de)固體(ti)網(wang)絡，水(shui)凝膠(jiao)內的(de)流(liu)(liu)體(ti)運動可以向細(xi)胞(bao)的(de)輸(shu)送營養物質(zhi)，使(shi)細(xi)胞(bao)可以在(zai)相互連(lian)接的(de)空間內進行遷移和(he)(he)增殖。如(ru)圖6所(suo)示，在(zai)具有(you)不(bu)同凝膠(jiao)濃度的(de)微流(liu)(liu)控芯片中(zhong)觀察(cha)到染料顆粒(li)的(de)時間依賴性(xing)擴散現(xian)象(xiang)。該(gai)微流(liu)(liu)控芯片使(shi)擴散率可以量化，為(wei)研究它如(ru)何受藥物性(xing)質(zhi)和(he)(he)細(xi)胞(bao)外(wai)基(ji)質(zhi)微環境的(de)影響(xiang)提供(gong)幫助。

　　圖6水凝膠微流(liu)控芯片中的擴散現象

　　綜上所述(shu)，研究人員通過DLP生物3D打(da)(da)印技術(shu)(shu)，開發了一種將微(wei)(wei)(wei)組(zu)織模(mo)型快速集成(cheng)到(dao)器官芯片(pian)(pian)和高(gao)通量藥(yao)物篩選平(ping)臺的(de)(de)生物制(zhi)造(zao)方法，該制(zhi)造(zao)方法可以個(ge)性(xing)化定制(zhi)多材料(liao)水凝膠微(wei)(wei)(wei)流(liu)控(kong)(kong)芯片(pian)(pian)。制(zhi)得的(de)(de)微(wei)(wei)(wei)流(liu)控(kong)(kong)芯片(pian)(pian)具有高(gao)打(da)(da)印保真度(du)、可調特性(xing)和高(gao)爆破壓力，與基(ji)于聚二(er)甲基(ji)硅氧烷（PDMS）的(de)(de)傳統(tong)微(wei)(wei)(wei)流(liu)控(kong)(kong)芯片(pian)(pian)相比，具有一定的(de)(de)競(jing)爭力。DLP生物3D打(da)(da)印技術(shu)(shu)同微(wei)(wei)(wei)流(liu)控(kong)(kong)技術(shu)(shu)相結合，在制(zhi)藥(yao)行業和組(zu)織工程領域具有廣(guang)闊的(de)(de)應用前(qian)景(jing)。

　　ATA-2161高壓放大器

　　帶寬：（-3dB）DC~150kHz

　　電(dian)壓：1600Vp-p（±800Vp）

　　電流：40mAp

　　功率：32Wp

　　壓擺(bai)率：≥534V/μs

　　可程控

　　參考文獻

Anant Bhusal, Elvan Dogan, Hai Anh Nguyen, Olga Labutina, Daniel Nieto, Ali Khademhosseini and Amir K Miri. Multi-material digital light processing bioprinting of hydrogel-based microfluidic chips. Biofabrication

西安安泰電子是專(zhuan)業從事功(gong)率(lv)放大(da)器(qi)、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精(jing)度(du)(du)電(dian)壓源、高精(jing)度(du)(du)電(dian)流(liu)源等電(dian)子測量儀器研發、生(sheng)產和銷售的高科技企業，為(wei)用戶(hu)提供(gong)具有(you)競爭力(li)的測試(shi)(shi)方案。Aigtek已經成為(wei)在業界擁(yong)有(you)廣(guang)泛產品(pin)線，且具有(you)相(xiang)當規模的儀器設(she)備供(gong)應商，樣機都支持免費試(shi)(shi)用。如想了解更多功率放(fang)大器等產品(pin)，請持續關注安泰(tai)電(dian)子官網hkdyw.cn或撥打029-88865020。