Name: 使用微流体开发新的治疗应用 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-10-01T15:33:39.000+00:00
Duration: 8 min 56 s
Description: 探索微流体技术在生物医学工程中的应用，研究血细胞生理学与先天免疫反应。该方法帮助科研人员在不改变细胞自然状态的情况下分析炎症调控机制，为治疗应用提供新思路。

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作者无任何利益冲突需要披露。

利用微流控技术开发新的治疗应用

Development of New Therapeutic Applications Using Microfluidics

我叫Mamed Toner。我最初接受的是机械工程领域的训练，之后转向生物医学工程与科学。我在麻省总医院、哈佛医学院以及哈佛大学与麻省理工学院的健康科学与技术系担任教职，致力于探索生物医学工程在医学中的多种应用，例如在血液中寻找稀有细胞，能够快速检测并识别这些细胞生理状态的变化，从而帮助我们理解在疾病状态下（如炎症、烧伤或创伤患者）这些细胞的生理特性。并试图理解先天免疫系统的应答机制，探究在这些情况下血细胞如何调控炎症反应，同时分析它们的基因组学和蛋白质组学特征。在这些实例中，你的目标是识别这些细胞，同时不改变其生理状态和表达水平等。因此，你所研究的是潜在问题的自然生理过程，而非因细胞操作处理所导致的人为假象。其他应用将包括即时检测类设备，例如全球健康芯片，可用于检测特定目标细胞，从而确定治疗方案的启动时机，如CD4阳性淋巴细胞的数量。目前，我们正在致力于开发基于微流控芯片技术的芯片，以实现对CD4阳性细胞的识别与计数。更复杂的应用则属于我们所说的稀有细胞检测领域。在医学，特别是临床医学中，我们通常处理的是常见细胞，并基于这些细胞来理解个体的生理状态。但实际上，许多生理或病理生理过程是由更为稀少且不常见的细胞所调控的，例如树突状细胞、干细胞、调节性细胞，以及在癌症中的循环肿瘤细胞。因此，我们致力于寻找这些真正决定各种治疗反应的稀有细胞，并探索其作为诊断标志物的潜力。这正是微流控技术的一个广泛应用方向——将细胞操控并置于芯片上，用于多种诊断和治疗相关的应用。早期的微流控研究主要集中在构建系统上，得益于为集成电路类应用开发的微系统技术工具，并将微型化系统应用于芯片实验室类概念，例如开发微流式细胞仪、微电泳系统和微色谱系统。通过这些微型化研究，我们学到了大量关于如何将生物系统与微系统相结合的知识。然而，迄今为止该领域所缺乏的是重大应用，即能够被称为“重磅产品”或对临床具有重大影响的成功应用。因此，我们的实验室，尤其是在一家大型研究型医院中，致力于探索这些技术具有实际意义和推动作用的应用，并寻找那些用其他方法无法解决的问题领域。例如，在全球健康应用中针对艾滋病，我们研发一种成本极低的芯片，可通过指尖采血，直接从全血中检测并识别出特定的阳性淋巴细胞，该芯片为一次性使用，具备即时检测的功能。如果这项技术取得成功，将被数百万人所使用。因此，制造这些设备、实现其规模化，并将其应用于高影响力的领域，这正是我们以及该领域内许多研究者近期关注的重点。但我认为，该领域未来的主要进展将体现在临床医学和生物科学中，找到这些技术的有意义的应用方向。同样的工具也正以非常巧妙的方式被探索，用于研究基本的生物学过程，例如探究细胞间的相互作用、研究细胞如何响应环境信号，以及精确控制细胞和组织的微环境，从而帮助我们理解调控生物反应的基本机制。在我们正在研究的类似“活体芯片”（living sala

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Research

科研

JoVE Journal

Biology

生物学

使用微流体开发新的治疗应用

我们展示了制造和自动化弹性聚二甲基硅氧烷（PDMS）微阀阵列的方案，该阵列无需额外能量即可关闭，并具有光刻定义的精确体积。同时介绍了并行亚纳升级体积混合器和集成式微流控灌注系统。...

由弹性微阀阵列控制的微流控芯片

一次性诊断中的微流控应用

毫流控装置被用于纳米材料的可控合成、反应机理的时间分辨分析以及连续流动催化。...

用于化学合成与时间分辨机理研究的毫流体技术

一种微通道芯片平台通过结合光刻可重铸光刻胶技术、软光刻技术和微流控技术而开发。该内皮化微通道平台可模拟三维（3D）几何结构 体内...

多深度圆形截面血管内皮化微通道芯片的制备方法

本文介绍了一种以最少的资金和时间投入设计和制备定制化微流控装置的实验方案。其目的是促进微流控技术在生物医学研究实验室及教育环境中的应用。...

用于科研与教学应用的定制微流控器件的快速制备

我们介绍一种用于复杂生命机制高通量研究的微流控系统，该系统包含1500个培养单元、一组增强型蠕动泵以及一个现场混合模块。该微流控芯片可实现对体内高度复杂且动态变化的微环境条件进行分析。...

利用高通量微流控装置产生动态环境条件

提供了一种在微流控芯片上培养和操作小鼠胚胎组织的方案。通过施加通路调节剂的脉冲，该系统可用于外部控制信号振荡，从而对小鼠体节发生进行功能研究。...

一种用于研究调控体节发生信号振荡功能的微流控方法

本实验方案旨在介绍并演示一种高度定向的人类心肌组织三维（3D）微流控模型的构建方法。该模型由干细胞来源的心肌细胞与心脏成纤维细胞（CFs）在仿生性胶原基水凝胶中共培养形成，可用于心肌组织工程、药物筛选及疾病建模等应用。...

在微流控平台上构建三维有序的人类心脏组织

本文介绍了一种基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）的双层装置的制备方法，用于在油包水乳液（液滴）中生成组合文库。方案中详细描述了实现液滴自动化生成所需的硬件和软件，并展示了荧光液滴定量文库的制备过程。...

用于组合式液滴生成的双层微流控装置

本方案详细介绍了适用于研究微管聚合力学的微流控装置的设计与制备方法。通过结合微加工技术、自动流体控制和计算建模技术，构建了一个灵活的系统，特别适用于细胞骨架的力学特性探究。 体外.

基于微流控技术的微管聚合力学研究方法的开发

探索微流体技术在生物医学工程中的应用，研究血细胞生理学与先天免疫反应。该方法帮助科研人员在不改变细胞自然状态的情况下分析炎症调控机制，为治疗应用提供新思路。

利用微流控技术开发新的治疗应用

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