Name: 在微加工微流体平台中生成简化的三维芯片皮肤模型 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-05-17T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 30 s
Description: 学习使用微加工乙烯基层和并行流技术构建无光刻三维芯片皮肤模型。该方法克服了传统PDMS设备的局限性，为药物和化妆品高通量筛选提供快速、低成本的组织工程解决方案。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

我们衷心感谢 Javier Rodríguez 博士、María Luisa López 博士、Carlos Matellán 和 Juan Francisco Rodríguez 提供的宝贵建议、讨论和/或初步数据。我们还诚挚感谢 Sergio Férnandez、Pedro Herreros 和 Lara Stolzenburg 为本项目所做出的贡献。特别感谢 Marta García 博士提供 GFP 标记的人成纤维细胞（hFBs）和人角质形成细胞（hKCs）。最后，我们感谢 Guillermo Vizcaíno 和 Angélica Corral 提供的出色技术支持。本研究得到了中国台湾马德里自治区研究与开发研究团队间合作项目“&#34;Programa de Actividades de I+D entre Grupos de Investigación de la Comunidad de Madrid&#34;”（项目编号 S2018/BAA-4480，Biopieltec-CM）的资助。本研究还得到了“&#34;Programa de excelencia&#34;”项目（EPUC3M03，CAM. CONSEJERÍA DE EDUCACIÓN E INVESTIGACIÓN）的资助。

1. 芯片设计与微加工参数
<ol>
	<li>使用开源设计软件 FreeCAD 设计微流控芯片的各层结构；通道尺寸请参见表1。在设计中包含四个直径为 2.54 mm 的孔，用于配合自制对准装置，实现各层的准确对位叠加。</li>
</ol>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td>长度 (μm)</td>
			<td>宽度 (μm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>下腔</td>
			<td>28,400</td>
			<td>800</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>上腔</td>
			<td>31,000</td>
			<td>800</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
表1：装置上通道与下通道的尺寸。
<ol start="2">
	<li>将95 µm厚的粘性透明乙烯基材料裁剪成30 cm × 30 cm的正方形，以适配绘图仪。</li>
	<li>使用Brother CanvasWorkspace软件创建一个30 cm × 30 cm的工作区域，并填入芯片各层的设计图案（图1A），保存为.svg文件。</li>
	<li>使用边缘绘图仪裁剪30 cm × 30 cm的乙烯基材料（图1B-D）。
	<ol>
		<li>将乙烯基材料粘贴至低粘性胶垫上，必要时排除所有气泡。</li>
		<li>将.svg文件上传至绘图仪，并设置裁剪参数：刀具等级3，压力等级0，速度等级1。将带有乙烯基材料的胶垫放入绘图仪中，启动裁剪过程。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>按照上述步骤，在12 µm厚的双面胶带乙烯基材料上裁剪出顶层通道图案。</li>
</ol>
<img alt="压纹切割过程、示意图、设备、粘性垫、激光切割机、材料准备。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62353/62353fig1v2.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图1"> 
图1：芯片设计与微加工过程。（A）软件布局图，显示工作区域中填充了为芯片设计的顶层和底层图案。（B）切割过程中边缘绘图仪的状态；图中显示了切割刀头、完整的乙烯基片材和粘性垫。（C）从已切割的片材上剥离出已成型的乙烯基图案。（D）使用顶层通道设计图案化的粘性乙烯基层样品。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62353/62353fig1v2large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
2. PDMS 层制备
<ol>
	<li>按10:1（v/v）的比例混合PDMS与固化剂，将混合物置于真空环境中15分钟以去除气泡。取55 mL混合液倒入55 cm2的方形培养皿中，形成厚度为2 mm的液层。用针头去除表面气泡。</li>
	<li>将混合物（步骤2.1）在80 °C的烘箱中固化1小时。脱模后，将PDMS切割成与芯片尺寸相符的矩形，并使用18 G注射器针头打孔以连接管路。</li>
</ol>
3. 芯片组装
注意：为便于理解，请参见图2。
<ol>
	<li>使用对准仪正确调整通道、入口和出口，组装整个装置。堆叠四层乙烯基材料（带有相应的底部微结构图案）以组装下层通道，保留底层的覆盖胶带，以避免粘附到对准仪上。</li>
	<li>将聚碳酸酯（PC）多孔膜裁剪并放置在下层通道顶部，以将其与上层通道分隔开。注意不要覆盖下层通道的入口。</li>
	<li>添加十层具有上腔室设计的乙烯基材料。在顶部贴上带有上层通道图案的双面胶乙烯基层。将芯片从对准仪上取下，并粘附到玻片上。</li>
	<li>在双面胶乙烯基层上方放置一块2 mm厚的PDMS片，为管路提供适当的固定并防止泄漏。在芯片上方放置重物过夜，以确保芯片完全密封。用70%（v/v）乙醇冲洗5分钟对芯片进行灭菌，然后用去离子H2O清洗。</li>
</ol>
<img alt="微流控装置组装示意图及流体实验设置，PDMS层，膜系统。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62353/62353fig02.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图2"> 
图2：微流控芯片组装。（A）装置组装的总体示意图。下腔室和上腔室分别由四层和十一层叠加的乙烯基片构成。（B）微流控芯片的俯视图和侧视图。顶部通道和底部通道分别以粉色和蓝色表示。（C）使用定制对准装置进行芯片组装的照片。（D）完全组装后的芯片图像。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62353/62353fig02large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
4. 泵的连接
注意：泵连接的图示见图3。
<ol>
	<li>将泵1连接到上腔入口1（UCi1）。</li>
	<li>将泵2连接到上腔入口2（UCi2）。</li>
	<li>将泵3连接到下腔入口（LCi）。</li>
	<li>将上腔出口（UCo）和下腔出口（LCo）连接至废液管。</li>
	<li>使用聚四氟乙烯（PTFE）管和18 G不锈钢接头将注射器连接至各个入口。</li>
</ol>
<img alt="流式细胞仪装置，包含三个泵、微流控系统和废液管。示意图与实验照片。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62353/62353fig03.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图3"> 
图3：泵的连接方式及进出口位置。（A）示意图，显示三个不同泵与其对应进口的连接方式。出口连接至废液容器。（B）芯片图像，标注了进口和出口。缩写：LCi = 下腔室进口；LCo = 下腔室出口；UCi1 = 上腔室进口1；UCi2 = 上腔室进口2；UCo = 上腔室出口。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62353/62353fig03large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
5. 细胞培养
注意：HaCaT 细胞系具有商业来源。人原代成纤维细胞来自健康供体，取自西班牙卡洛斯三世健康研究所注册的“国家生物样本库生物医学研究样本库”中的生物样本收藏。
<ol>
	<li>在细胞培养罩内操作，操作前需用紫外线灭菌，并用乙醇擦拭。</li>
	<li>在 37 °C 下解冻 H2B-GFP-HaCaT 细胞（人永生化皮肤角质形成细胞，hKCs）和 GFP-人原代成纤维细胞（hFBs），加入 2 mL 培养基，于 20 °C 以 250 × g 离心 7 分钟。 
	注：H2B-GFP-HaCaT 细胞是经改造后表达组蛋白 H2B-绿色荧光蛋白（GFP）融合蛋白的人永生化角质形成细胞，其细胞核呈绿色荧光。GFP-hFBs 是通过 pLZRS-IRES-EGFP 载体转导而表达胞质绿色荧光的人原代成纤维细胞。这些细胞的构建方法依据先前发表的方案30,31</li>
	<li>将 hKCs 和 hFBs 均在含 10% 胎牛血清和 1% 抗生素/抗真菌溶液的 1× DMEM 培养基中培养。使用前将培养基预热至 37 °C。</li>
	<li>用 1× 磷酸盐缓冲液（PBS）洗涤细胞，加入 2 mL 胰蛋白酶/乙二胺四乙酸（EDTA）溶液，于 37 °C 孵育 10 分钟，使细胞脱落。</li>
	<li>加入 4 mL 培养基以中和胰蛋白酶活性。重悬细胞后转移至 15 mL 离心管中。取 10 µL 样品，在血细胞计数板（Neubauer chamber）上进行细胞计数，确定适当浓度。</li>
	<li>将 15 mL 离心管于 20 °C 以 250 × g 离心 7 分钟。弃去上清液，将沉淀重悬于所需浓度：hFBs 为 50,000 个细胞/mL，hKCs 为 5 × 106 个细胞/mL。</li>
</ol>
6. 纤维蛋白原预凝胶的制备
<ol>
	<li>通过向小瓶中加入 1 mL 氯化钙（CaCl2，1% w/v，溶于 NaCl 中）激活凝血酶。</li>
	<li>加入以下组分，制备终浓度为 3.5 mg/mL 纤维蛋白的 1 mL 纤维蛋白水凝胶：59 µL 激活的凝血酶（10 NIH 单位/mL）、59 µL 氨甲环酸（材料表，100 mg/mL）、764 µL 含 50,000 个人成纤维细胞（hFBs）/mL 的培养基、118 µL 纤维蛋白原（20 mg/mL，溶于 0.9% w/v NaCl 中）。 
	​注意：纤维蛋白原必须在最后时刻加入。</li>
</ol>
7. 平行流协议
<ol>
	<li>在整个过程中，使用泵3以50 µL/min的流速将1×PBS通过LCi泵送。</li>
	<li>使用泵2以100 µL/min的流速将牺牲液（1×PBS）通过UCi2泵送。</li>
	<li>将预凝胶装入注射器后迅速放入泵1中，并以200 µL/min的流速运行（图4A）。</li>
	<li>当预凝胶流出UCo时，停止泵1和泵2。</li>
	<li>将芯片保持连接管路的状态置于37 °C环境中至少10分钟，以促进凝胶形成。</li>
	<li>使用泵3以50 µL/h的流速通过UCi2持续泵送培养基过夜。</li>
	<li>用封帽封闭UCi1。</li>
</ol>
8. hKCs 单层接种
<ol>
	<li>在生成真皮层后24小时，于显微镜下检查人成纤维细胞（hFBs）是否已充分铺展。</li>
	<li>通过泵2经由UCi2以40 µL/min的速度将人角质形成细胞（hKCs）以5×106 cells/mL的浓度注入1分钟（图4B）。</li>
	<li>将芯片置于37 °C、湿度饱和的培养箱中过夜，以促进细胞贴附。</li>
	<li>仅通过泵3以50 µL/min的速度经由LCi泵入新鲜培养基（图4C）。</li>
</ol>
<img alt="皮肤模型示意图：人成纤维细胞预凝胶层化（A），人角质形成细胞培养基整合（B），空气暴露（C），横截面（D）" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62353/62353fig04.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Figure 4"> 
图4：真皮-表皮结构构建的微流控方案。（A）横截面图，显示用于生成真皮层的平行流动过程。（B）在生成真皮层24小时后接种角质形成细胞单层。（C）在微流控装置内维持细胞培养。（D）芯片内皮肤结构的横截面重建。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62353/62353fig04large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
9. 细胞活力检测
注意：活/死染色试剂盒根据细胞的活死状态将其染成绿色或红色荧光。为了正确区分细胞活力，此步骤必须使用非荧光标记的人角质形成细胞（hKCs）和人成纤维细胞（hFBs）。该操作程序中的所有步骤均通过UCi2使用泵2完成。
<ol>
	<li>以 50 µL/min 的流速用 1× PBS 冲洗上层通道 5 分钟，以去除培养基。</li>
	<li>以 50 µL/min 的流速泵入空气，去除 1× PBS。</li>
	<li>按照生产商说明书配制钙黄绿素 AM/碘化丙啶-1（活/死细胞）试剂盒溶液。</li>
	<li>以 50 µL/min 的流速泵入活/死细胞染色液 2 分钟。</li>
	<li>在 37 °C 避光孵育 30 分钟。</li>
	<li>以 50 µL/min 的流速泵入 1× PBS 冲洗上层通道 2 分钟，以去除残留试剂。</li>
	<li>在共聚焦显微镜下观察样品。活细胞和死细胞的激发波长分别为 495/590 nm，发射波长分别为 519/617 nm。</li>
</ol>

<ol><li>McNamee, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+tiered+approach+to+the+use+of+alternatives+to+animal+testing+for+the+safety+assessment+of+cosmetics%3A+Eye+irritation%5BTitle%5D)+AND+%22Regulatory+Toxicology+and+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">A tiered approach to the use of alternatives to animal testing for the safety assessment of cosmetics: Eye irritation.</a> Regulatory Toxicology and Pharmacology. 54 (2), 197-209 (2009).</li>
<li>Mathes, S. H., Ruffner, H., Graf-Hausner, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+skin+models+in+drug+development%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Drug+Delivery+Reviews%22%5BJournal%5D)">The use of skin models in drug development.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. 69-70, 81-102 (2014).</li>
<li>Abd, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skin+models+for+the+testing+of+transdermal+drugs%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Pharmacology%3A+Advances+and+Applications%22%5BJournal%5D)">Skin models for the testing of transdermal drugs.</a> Clinical Pharmacology: Advances and Applications. 8, 163-176 (2016).</li>
<li>Flaten, G. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+skin+models+as+a+tool+in+optimization+of+drug+formulation%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Pharmaceutical+Sciences%22%5BJournal%5D)">In vitro skin models as a tool in optimization of drug formulation.</a> European Journal of Pharmaceutical Sciences. 75, 10-24 (2015).</li>
<li>Avci, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+models+of+skin+disease+for+drug+discovery%5BTitle%5D)+AND+%22Expert+Opinion+on+Drug+Discovery%22%5BJournal%5D)">Animal models of skin disease for drug discovery.</a> Expert Opinion on Drug Discovery. 8 (3), 331-355 (2014).</li>
<li>Mak, I. W., Evaniew, N., Ghert, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lost+in+translation%3A+animal+models+and+clinical+trials+in+cancer+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Translational+Research%22%5BJournal%5D)">Lost in translation: animal models and clinical trials in cancer treatment.</a> American Journal of Translational Research. 6 (2), 114-118 (2014).</li>
<li>Pronko, P. P., VanRompay, P. A., Zhang, Z., Nees, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pronko+et+al.+Reply%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Pronko et al. Reply.</a> Physical Review Letters. 86 (7-12), 1387(2001).</li>
<li>H.R.2858 - Humane Cosmetics Act. 114th Congress. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://congress.gov/bill/114th-congress/house-bill/2858">https://congress.gov/bill/114th-congress/house-bill/2858</a> (2016).</li>
<li>Global in-vitro toxicology testing market report: size, share & trends analysis 2014-2015. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.prnewswire.com/news-releases/global-in-vitro-toxicology-testing-market-report-size-share--trends-analysis-2014-2025-300704958.html">https://www.prnewswire.com/news-releases/global-in-vitro-toxicology-testing-market-report-size-share--trends-analysis-2014-2025-300704958.html</a> (2018).</li>
<li>Zhang, Z., Michniak-Kohn, B. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+engineered+human+skin+equivalents%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Tissue engineered human skin equivalents.</a> Pharmaceutics. 4 (1), 26-41 (2012).</li>
<li>OECD. In vitro skin corrosion: reconstructed human epidermis (RhE) test method. Test Guideline No.431. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22OECD+Guideline+for+Testing+of+Chemicals%22">OECD Guideline for Testing of Chemicals</a>. , (2019).</li>
<li>Almeida, A., Sarmento, B., Rodrigues, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Insights+on+in+vitro+models+for+safety+and+toxicity+assessment+of+cosmetic+ingredients%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Insights on in vitro models for safety and toxicity assessment of cosmetic ingredients.</a> International Journal of Pharmaceutics. 519 (1-2), 178-185 (2017).</li>
<li>vanden Broek, L. J., Bergers, L. I. J. C., Reijnders, C. M. A., Gibbs, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Progress+and+future+Prospectives+in+Skin-on-Chip+Development+with+Emphasis+on+the+use+of+Different+Cell+Types+and+Technical+Challenges%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cell+Reviews+and+Reports%22%5BJournal%5D)">Progress and future Prospectives in Skin-on-Chip Development with Emphasis on the use of Different Cell Types and Technical Challenges.</a> Stem Cell Reviews and Reports. 13 (3), 418-429 (2017).</li>
<li>Ataç, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skin+and+hair+on-a-chip%3A+In+vitro+skin+models+versus+ex+vivo+tissue+maintenance+with+dynamic+perfusion%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Skin and hair on-a-chip: In vitro skin models versus ex vivo tissue maintenance with dynamic perfusion.</a> Lab on a Chip. 13 (18), 3555-3561 (2013).</li>
<li>Abaci, H. E., Gledhill, K., Guo, Z., Christiano, A. M., Shuler, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pumpless+microfluidic+platform+for+drug+testing+on+human+skin+equivalents%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Pumpless microfluidic platform for drug testing on human skin equivalents.</a> Lab on a Chip. 15 (3), 882-888 (2015).</li>
<li>Wu, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Full-thickness+human+skin-on-chip+with+enhanced+epidermal+morphogenesis+and+barrier+function%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Today%22%5BJournal%5D)">Full-thickness human skin-on-chip with enhanced epidermal morphogenesis and barrier function.</a> Materials Today. 21 (4), 326-340 (2017).</li>
<li>Materne, E. -M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+multi-organ+chip+-+a+microfluidic+platform+for+long-term+multi-tissue+coculture%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">The multi-organ chip - a microfluidic platform for long-term multi-tissue coculture.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (98), e52526(2015).</li>
<li>Schimek, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioengineering+of+a+full-thickness+skin+equivalent+in+a+96-well+insert+format+for+substance+permeation+studies+and+organ-on-a-chip+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Bioengineering%22%5BJournal%5D)">Bioengineering of a full-thickness skin equivalent in a 96-well insert format for substance permeation studies and organ-on-a-chip applications.</a> Bioengineering. 5 (2), 43(2018).</li>
<li>Alberti, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-chamber+microfluidic+platform+for+high-precision+skin+permeation+testing%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Multi-chamber microfluidic platform for high-precision skin permeation testing.</a> Lab on a Chip. 17, 1625-1634 (2017).</li>
<li>Bhatia, S. N., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+organs-on-chips%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+BIotechnology%22%5BJournal%5D)">Microfluidic organs-on-chips.</a> Nature BIotechnology. 32 (8), 760-772 (2014).</li>
<li>Huh, D., Hamilton, G. A., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+3D+cell+culture+to+organs-on-chips%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">From 3D cell culture to organs-on-chips.</a> Trends in Cell Biology. 21 (12), 745-754 (2011).</li>
<li>Wufuer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skin-on-a-chip+model+simulating+inflammation%2C+edema+and+drug-based+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Skin-on-a-chip model simulating inflammation, edema and drug-based treatment.</a> Scientific Reports. 6, 37471(2016).</li>
<li>Ramadana, Q., Ting, F. C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+micro-physiological+immune-competent+model+of+the+human+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">In vitro micro-physiological immune-competent model of the human skin.</a> Lab on a Chip. 16, 1899-1908 (2016).</li>
<li>Kim, K., Jeon, H. M., Choi, K. C., Sung, G. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Testing+the+effectiveness+of+Curcuma+longa+leaf+extract+on+a+skin+equivalent+using+a+pumpless+skin-on-a-chip+model%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Molecular+Sciences%22%5BJournal%5D)">Testing the effectiveness of Curcuma longa leaf extract on a skin equivalent using a pumpless skin-on-a-chip model.</a> International Journal of Molecular Sciences. 21 (11), 3898(2020).</li>
<li>Halldorsson, S., Lucumi, E., Gómez-Sjöberg, R., Fleming, R. M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advantages+and+challenges+of+microfluidic+cell+culture+in+polydimethylsiloxane+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors+and+Bioelectronics%22%5BJournal%5D)">Advantages and challenges of microfluidic cell culture in polydimethylsiloxane devices.</a> Biosensors and Bioelectronics. 63, 218-231 (2015).</li>
<li>Huh, D., Matthews, B. D., Mammoto, A., Montoya-Zavala, M., Hsin, H. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconstituting+organ-level+lung+functions+on+a+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Reconstituting organ-level lung functions on a chip.</a> Science. 328 (5986), 1662-1668 (2010).</li>
<li>Huh, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+human+disease+model+of+drug+toxicity+-+induced+pulmonary+edema+in+a+lung-on-a-chip+microdevice%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Translational+Medicine%22%5BJournal%5D)">A human disease model of drug toxicity - induced pulmonary edema in a lung-on-a-chip microdevice.</a> Scientific Translational Medicine. 4 (159), (2012).</li>
<li>Beckwitt, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liver+%27+organ+on+a+chip+%27%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Cell+Research%22%5BJournal%5D)">Liver ' organ on a chip '.</a> Experimental Cell Research. 363 (1), 15-25 (2018).</li>
<li>Poceviciute, R., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human-gut-microbiome+on+a+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Human-gut-microbiome on a chip.</a> Nature Biomedical Engineering. 3 (7), 500-501 (2019).</li>
<li>Kanda, T., Sullivan, K. F., Wahl, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Histone-GFP+fusion+protein+enables+sensitive+analysis+of+chromosome+dynamics+in+living+mammalian+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Histone-GFP fusion protein enables sensitive analysis of chromosome dynamics in living mammalian cells.</a> Current Biology. 8 (7), 377-385 (1998).</li>
<li>Escámez, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+optimal+virus-mediated+growth+factor+gene+delivery+for+human+cutaneous+wound+healing+enhancement%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Investigative+Dermatology%22%5BJournal%5D)">Assessment of optimal virus-mediated growth factor gene delivery for human cutaneous wound healing enhancement.</a> Journal of Investigative Dermatology. 128 (6), 1565-1575 (2008).</li>
<li>Llames, S. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+plasma+as+a+dermal+scaffold+for+the+generation+of+a+completely+autologous+bioengineered+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Transplantation%22%5BJournal%5D)">Human plasma as a dermal scaffold for the generation of a completely autologous bioengineered skin.</a> Transplantation. 77 (3), 350-355 (2004).</li>
<li>Llames, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+results+of+an+autologous+engineered+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Tissue+Bank%22%5BJournal%5D)">Clinical results of an autologous engineered skin.</a> Cell Tissue Bank. 7 (1), 47-53 (2006).</li>
<li>Cubo, N., Garcia, M., del Cañizo, J. F., Velasco, D., Jorcano, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+bioprinting+of+functional+human+skin%3A+production+and+in+vivo+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">3D bioprinting of functional human skin: production and in vivo analysis.</a> Biofabrication. 9 (1), 015006(2016).</li>
<li>Mori, N., Morimoto, Y., Takeuchi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skin+integrated+with+perfusable+vascular+channels+on+a+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Skin integrated with perfusable vascular channels on a chip.</a> Biomaterials. 116, 48-56 (2017).</li>
<li>Kim, H. J., Li, H., Collins, J. J., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contributions+of+microbiome+and+mechanical+deformation+to+intestinal+bacterial+overgrowth+and+inflammation+in+a+human+gut-on-a-chip%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Contributions of microbiome and mechanical deformation to intestinal bacterial overgrowth and inflammation in a human gut-on-a-chip.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (1), 7-15 (2016).</li>
<li>Shah, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microfluidics-based+in+vitro+model+of+the+gastrointestinal+human-microbe+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">A microfluidics-based in vitro model of the gastrointestinal human-microbe interface.</a> Nature Communications. 7, 11535(2016).</li>
<li>Marx, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human-on-a-chip%27+developments%3A+A+translational+cuttingedge+alternative+to+systemic+safety+assessment+and+efficiency+evaluation+of+substances+in+laboratory+animals+and+man%5BTitle%5D)+AND+%22Alternatives+to+Laboratory+Animals%22%5BJournal%5D)">Human-on-a-chip' developments: A translational cuttingedge alternative to systemic safety assessment and efficiency evaluation of substances in laboratory animals and man.</a> Alternatives to Laboratory Animals. 40 (5), 235-257 (2012).</li>
<li>Bein, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+organ-on-a-chip+models+of+human+intestine%5BTitle%5D)+AND+%22Cellular+and+Molecular+Gastroenterology+and+Hepatology%22%5BJournal%5D)">Microfluidic organ-on-a-chip models of human intestine.</a> Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology. 5 (4), 659-668 (2018).</li>
<li>Bennet, D., Estlack, Z., Reid, T., Kim, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microengineered+human+corneal+epithelium-on-a-chip+for+eye+drops+mass+transport+evaluation%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">A microengineered human corneal epithelium-on-a-chip for eye drops mass transport evaluation.</a> Lab on a Chip. 18, 1539-1551 (2018).</li>
<li>Kim, H. J., Huh, D., Hamilton, G., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+gut-on-a-chip+inhabited+by+microbial+flora+that+experiences+intestinal+peristalsis-like+motions+and+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Human gut-on-a-chip inhabited by microbial flora that experiences intestinal peristalsis-like motions and flow.</a> Lab on a chip. 12, 2165-2174 (2012).</li>
<li>Kim, H. J., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gut-on-a-chip+microenvironment+induces+human+intestinal+cells+to+undergo+villus+differentiation%5BTitle%5D)+AND+%22Integrative+Biology%22%5BJournal%5D)">Gut-on-a-chip microenvironment induces human intestinal cells to undergo villus differentiation.</a> Integrative Biology. 5 (9), 1130-1140 (2013).</li>
<li>O'Neill, A. T., Monteiro-Riviere, N. A., Walker, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+microfluidic+human+epidermal+keratinocyte+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Cytotechnology%22%5BJournal%5D)">Characterization of microfluidic human epidermal keratinocyte culture.</a> Cytotechnology. 56 (3), 197-207 (2008).</li>
<li>Ren, K., Chen, Y., Wu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+materials+for+microfluidics+in+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">New materials for microfluidics in biology.</a> Current Opinion in Biotechnology. 25, 78-85 (2014).</li>
</ol>

作者声明不存在利益冲突的财务关系。

开发该方法的动机源于希望在高通量平台上模拟皮肤疾病，并研究新型和创新疗法的效果。迄今为止，本实验室通过将含有成纤维细胞的纤维蛋白凝胶浇铸到细胞培养插入板中（可手动操作或借助3D生物打印技术），并在其表面接种角质形成细胞，来制备这些真皮-表皮等效物。一旦角质形成细胞达到汇合状态，三维培养物即暴露于气-液界面，从而诱导角质形成细胞分化，形成分层的表皮，进而构建出完全分化的无毛囊人皮肤32,33,34。然而，尽管这些三维培养模型在临床上具有重要意义，但其成本高昂、耗时较长，且无法充分模拟生理条件。
器官芯片技术为细胞培养中生理条件的模拟提供了一个平台，从而有助于更好地理解候选药物的毒性、疗效及递送方式13,14,15<...

近年来，在开发与生产方面已取得进展 体外 用于化妆品和药品毒性分析的人体皮肤模型1制药和护肤品行业的研究人员一直使用动物（其中小鼠最为常见）来测试其产品2,3,4,5然而，在动物身上测试产品并不总能预测人体反应，这常导致药物在人体中失效或产生不良反应，进而造成经济损失5,6英国是1998年首个禁止使用动物进行化妆品测试的国家。随后，欧盟于2013年禁止在动物身上进行化妆品测试及批准化妆品上市（欧盟化妆品法规第1223/2009号）。7.
这一禁令也正在被其他国家考虑，例如美国的《人道化妆品法案》（The Humane Cosmetics Act）8除了伦理方面的顾虑之外，动物皮肤与人类皮肤在解剖结构上的差异使得动物实验耗时、昂贵且常常无效。此外，全球 体外 毒理学检测市场规模预计到2025年将达到269.8亿美元9因此，有必要开发新的方法和替代方案 体外 研究，例如可进行化妆品和药物安全性和毒性测试的生物工程人皮肤模型，使得无需使用动物即可完成相关测试。
有两种不同类型的市售产品， 体外 人体皮肤模型。第一类是由分层的表皮等效物构成，包含在不同材料上接种的多层分化角质形成细胞。其中一些模型已获得经济合作与发展组织（OECD）批准，并由欧洲替代方法验证中心（ECVAM）验证，可用于皮肤腐蚀性和刺激性测试，例如 EpiDerm 或 SkinEthic10,11,12第二类是全层皮肤等效物，其结构为在含有成纤维细胞的三维（3D）支架上接种分化的人角质形成细胞层，例如 T-Skin 和 EpiDerm-FT。然而，这些模型在静态条件下培养，无法准确模拟人体生理条件。
近期研究兴趣集中于生成 体外 具有动态灌注的细胞培养插入式（CCI）格式三维皮肤模型13,14,15,16,17,18,19。然而，这些系统不能被视为 严格意义上 根据该领域中的经典定义，即类器官芯片（organs-on-chips）中的微流控皮肤芯片。Ingber 对类器官芯片的定义指出，器官必须被置于微流控通道内部，这一条件仅有少数装置能够满足20,21目前，类皮肤芯片主要通过多孔膜分隔的单细胞层和/或真皮细胞层来模拟简单的上皮组织22,23尽管在微流控系统中模拟皮肤方面已取得一些进展16,24目前尚无文献报道符合英格伯定义的器官芯片系统，能够生成多层皮肤结构 原位 包括上皮和间质成分。
本研究介绍了一种新型、低成本、坚固耐用的基于乙烯基的微流控平台，适用于“芯片上的皮肤”应用。该平台采用微机械加工技术制备，简化了制造工艺，同时提高了器件结构布局的灵活性与多功能性，克服了聚二甲基硅氧烷（PDMS）的一些局限性25。此外，还设计了一种通过注射泵控制平行流的方式，以引入简化的皮肤结构。平行流可使两种黏度差异较大的流体（本实验中为缓冲液和纤维蛋白预凝胶）在通道内并行灌注而不发生混合。作为概念验证，将包含包埋于模拟真皮层的纤维蛋白基质中的成纤维细胞的真皮-表皮复合结构引入芯片中，并在其上方接种单层角质形成细胞，以模拟未分化的表皮层。通过调节流速可调控真皮区室的高度。与先前报道的模型22,26,27,28,29相比，本研究的主要创新在于利用微流控技术在微腔内构建三维组织结构。尽管本文展示的是简化的未分化皮肤模型，但长期目标是构建并表征完全分化的皮肤组织，以验证其在药物和化妆品测试中的可行性与功能性。

<table><tbody><tr><td>Amchafibrin</td><td>Rottafarm</td><td></td><td>氨甲环酸</td></tr><tr><td>抗生素/抗真菌剂</td><td>Thermo Scientific HyClone</td><td></td><td></td></tr><tr><td>氯化钙</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>培养板</td><td>Fisher</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DMEM</td><td>Invitrogen Life Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>双面乙烯基胶带</td><td>ATP Adhesive Systems</td><td></td><td>GM 107CC，12 &amp;micro;m 厚</td></tr><tr><td>边缘绘图仪</td><td>Brother</td><td></td><td>Scanncut CM900</td></tr><tr><td>胎牛血清</td><td>Thermo Scientific HyClone</td><td></td><td></td></tr><tr><td>纤维蛋白原</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>从人血浆中提取</td></tr><tr><td>玻璃载片</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>GFP-人真皮成纤维细胞</td><td>-</td><td></td><td>原代细胞，由Marta Garc&amp;iacute;a博士惠赠</td></tr><tr><td>H2B-GFP-HaCaT细胞系</td><td>ATCC</td><td></td><td>永生化角质形成细胞，由Marta Garc&amp;iacute;a博士惠赠</td></tr><tr><td>活/死细胞检测试剂盒</td><td>Invitrogen</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PBS</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>聚碳酸酯膜</td><td>Merk TM</td><td></td><td>5 &amp;micro;m 孔径</td></tr><tr><td>聚二甲基硅氧烷</td><td>Dow Corning</td><td></td><td>Sylgard 184</td></tr><tr><td>氯化钠</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>注射器</td><td>Terumo</td><td></td><td>5 mL</td></tr><tr><td>凝血酶</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>10 NIH/瓶</td></tr><tr><td>透明粘性乙烯基材料</td><td>Mactac</td><td></td><td>JT 8500 CG-RT，95 &amp;micro;m 厚</td></tr><tr><td>胰蛋白酶/EDTA</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>管路</td><td>IDEX</td><td></td><td>聚四氟乙烯，外径1/16&amp;rdquo;，内径0.020&amp;rdquo;</td></tr></tbody></table>

在微加工微流控平台中构建简化的三维皮肤芯片模型

Generation of a Simplified Three-Dimensional Skin-on-a-chip Model in a Micromachined Microfluidic Platform

本研究展示了一种新型、经济高效且可靠的微流控平台，具有生成复杂多层组织的潜力。作为概念验证，构建了一个简化的、未分化的包含真皮（间质）和表皮（上皮）结构域的人类皮肤模型。为实现这一目标，开发了一种基于乙烯基、多功能且稳定的双腔室装置，克服了聚二甲基硅氧烷（PDMS）基微流控设备在生物医学应用中存在的一些局限性，例如需要昂贵且专用的设备，或对小分子疏水性物质及蛋白质的吸附问题。此外，还开发了一种基于平行流动的新方法，可实现 原位 真皮和表皮双层结构的构建。该皮肤模型由含有原代人成纤维细胞的纤维蛋白基质以及在其上方接种的永生化角质形成细胞单层组成，并在动态培养条件下维持。这一新型微流控平台为模拟人类皮肤疾病提供了可能，并可进一步拓展该方法以构建其他复杂的组织。

设计的芯片由两个流体腔室组成，中间以孔径为5 µm的PC膜隔开，该膜允许促生长分子从下层腔室通过，从而支持细胞生长。上层腔室容纳组织构建物，在本例中为含有hFBs的纤维蛋白水凝胶上的hKCs单层。
通道的高度由每个通道中添加的粘合膜层数决定。下层腔室由4层（380 µm）构成，上层腔室由10层单面胶带和1层双面胶带构成（962 µm）。芯片的尺寸为4 cm × 2 cm，便于操作。粘性乙烯基薄膜提供了良好的密封性和透明度，便于对装置进行目视检查。PDMS层有助于将管路牢固固定，防止管路插入孔位时发生泄漏。
根据已发表的文献，迄今为止尚未见报道通过注射泵将含细胞水凝胶注入微流控腔室的可注射性研究。因此，必须评估纤维蛋白预凝胶的可注射性。我们观察到，在50 µL/min的流速下，注射器会发生堵塞；然而，高于200 µL/min的流速则可能对细胞造成损伤。为此开展了流变学研究，以检测纤维蛋白预凝胶在选定流速范围（50–200 µL/min）内的剪切稀化行为，测得其黏度在10至50 cP之间。这些结果有助于确定该系统的工作条件。</p...

在此，我们介绍一种利用微加工微流控平台构建三维简化且未分化的皮肤模型的实验方案。通过平行流动方法，可实现 原位 通过注射泵控制，在真皮层隔室上沉积以供上层接种上皮细胞。

本研究展示了一种新型、经济高效且可靠的微流控平台，具有生成复杂多层组织的潜力。作为概念验证……

本研究提出了一种新型的无光刻技术方案，用于构建基于微加工粘性乙烯基材料和并行流动方法生成真皮区室的三维皮肤芯片模型。微加工乙烯基材料简化了器件的制备过程，并提高了结构布局的灵活性，克服了传统聚二甲基硅氧烷（PDMS）和光刻技术的一些局限性。该多层皮肤芯片可用于药物和化妆品测试，因其支持高通量筛选且成本较低，还可用于多种疾病的建模研究。首先使用 Brother Canvas Workspace 软件设计一款微流控芯片。创建一个 30 厘米 × 30 厘米的工作区域，并在其中填入芯片各层的设计图案，然后将其保存为 svg 文件。接着裁剪 30 厘米 × 30 厘米的乙烯基薄膜。将其贴在低粘性粘性垫上，并根据需要排除所有气泡。使用U盘将svg文件上传至边缘绘图仪，设置切割参数：切割压力为0级，切割刀片为3级，切割速度为1级。参数设置完成后，将带有乙烯基材料的粘性垫放入绘图仪中，开始在95微米厚的乙烯基材料上切割通道图案。使用对准器组装整个装置，以正确调整通道、入口和出口。将乙烯基层按相应的微机械设计堆叠，组装下层通道，保留底层的覆盖胶带以避免粘附到对准器上。将聚碳酸酯多孔膜切割并放置在下层通道的上方，注意不要覆盖入口。添加10层带有上腔设计的乙烯基层，并在顶部粘贴一层双面胶带作为最外层。将芯片从对准器上取下，粘贴到玻璃载片上。在双面胶带乙烯基层的上方放置一层厚度为2毫米的PDMS片。为确保芯片完全密封，需在芯片上方放置重物过夜。次日，先用70%乙醇冲洗芯片5分钟，再用蒸馏水洗涤，以对芯片进行灭菌。将泵一和泵二分别连接至上方腔室入口一和上方腔室入口二。将泵三连接至下腔室的入口，然后将上腔室和下腔室的出口连接至废液管。使用PTFE管和18号不锈钢接头将注射器连接至各个入口。通过泵三以50 µL/min的流速经下腔室入口泵入PBS，同时通过泵二以100 µL/min的流速经上腔室入口二泵入PBS。然后，用纤维蛋白原预凝胶装填注射器，立即放入泵一中，并以200微升/分钟的速度运行。当预凝胶从上腔出口流出后，停止泵一和泵二，随后在不移除管路的情况下，将芯片置于37摄氏度环境中静置10分钟以完成凝胶化。凝胶化完成后，用封帽封闭上腔入口一，并通过泵三以50微升/小时的速度经上腔入口二泵入培养基，过夜培养。在构建真皮隔室24小时后，检查人原代成纤维细胞是否已在装置内均匀分布，然后通过上层通道入口二以每分钟40微升的速度，分五次将每毫升含10的6次方个HKCs的细胞悬液注入，每次持续1分钟。为促进细胞贴壁，将芯片置于37摄氏度、湿度饱和的培养箱中过夜。随后仅通过下层腔室入口，使用泵三以每分钟50微升的速度开始泵入新鲜培养基。在代表性分析中，显示了水凝胶沿装置上腔室的高度。对于牺牲性 PBS 和预凝胶，分别在 100 和 200 微升/分钟的流速下，550 微米的平均高度最适合凝胶的功能发挥。若未通过下层通道充分冲洗 PBS，则会导致凝胶理论高度与实测高度之间出现差异，差异可达 40%。在启动平行流方案 24 小时后，发现人原代成纤维细胞成功地在装置上腔室的纤维蛋白凝胶中铺展，随后可将表达绿色荧光蛋白的 HKC 有效接种于水凝胶表面。若未保持系统密闭过夜以使人角质形成细胞（HKCS）沉降，而在去除管路时操作，则会导致细胞形成不均匀且融合的单层。通过微流控芯片中对未分化皮肤模型进行三维共聚焦分析，可清晰观察到水凝胶表面将顶部的人角质形成细胞与底部包埋的成纤维细胞分隔开来。所构建的皮肤模型可暴露于气液界面，以获得成熟且分化的表皮，并可进一步利用多种真皮和表皮标志物进行表征。该技术可实现更快且成本更低的器件制备，并利用微流控技术生成多层皮肤，为药物和化妆品测试提供更为真实的模拟方法。

generation-simplified-three-dimensional-skin-on-chip-model

Research

科研

JoVE Journal

Bioengineering

生物工程

在微加工微流体平台中生成简化的三维芯片皮肤模型

我们介绍一种基于芯片的平台，用于在微型生物反应器中进行细胞的三维培养。一块芯片可容纳多达1000万个细胞，并可在无菌、封闭的循环系统中，对流体流动、氧张力等条件进行精确控制，从而实现细胞培养。...

基于芯片的灌注式微型生物反应器中的三维细胞培养

本视频详细介绍了生成 体外 用于研究黑色素瘤进展的三维类器官皮肤重建模型。该皮肤模型可模拟器官的结构及多细胞复杂性 体内.

类器官全层皮肤重建的生成：利用人皮肤样本建立三维皮肤模型的操作流程

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

我们提出了一种利用大分子拥挤剂（MMC）获取富含细胞外基质蛋白的细胞衍生基质的实验方案。此外，我们还介绍了一种将MMC应用于三维类器官皮肤共培养体系构建的方案，该方法可在维持构建物成熟度的同时缩短培养时间。...

改善二维与三维皮肤模型 体外 使用大分子拥挤效应的模型

本文介绍一种用于重现器官水平功能的可拉伸双通道器官芯片微流控细胞培养装置的制备方案 体外.

可扩展的可拉伸双通道微流控器官芯片的制备

我们描述了一种用于细胞和多细胞类器官三维培养及实验的装置构建方法。该装置可实现对细胞在具有明确趋化因子梯度的三维微环境中对可溶性信号响应的分析。类器官在检测微弱且含噪声的输入信号方面优于单个细胞。...

趋化因子梯度下多细胞反应的三维分析

血脑屏障（BBB）是一种多细胞构成的神经血管功能单元，可严格调控大脑内环境的稳态。通过结合人诱导多能干细胞（iPSCs）与器官芯片技术，我们构建了一种可用于疾病建模及中枢神经系统药物穿透能力预测的个体化血脑屏障芯片。本文详细描述了该血脑屏障芯片的制备与操作流程。...

人源iPSC衍生的血脑屏障芯片的制备

本方案描述了一种简便的方法，可重复且稳定地培养三维重建人表皮。此外，还对表皮屏障模型的结构-功能关系进行了表征。同时展示了重建人表皮在受到促炎刺激后的生物学反应。...

大规模培养三维重建人表皮

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

本方案描述了开放式顶盖器官芯片（Open-Top Organ-Chip）的功能及其建立和成熟原代组织（皮肤、肺泡、气道和肠道）全层器官芯片培养所需的关键培养模式，为研究人类上皮/间充质与血管微环境界面的多种功能特性提供了机会。 体外.

在开放式器官芯片上重建人类上皮组织的细胞结构与功能

本文介绍了一种用于构建模拟肺切除术的器官芯片（OOC）系统的实验方案。该系统旨在研究糖萼损伤与肺切除术后并发症之间可能存在的关联。...

在三维流体芯片中模拟肺叶切除术后血管内皮糖萼——一种基于血管的器官芯片系统的构建方法

学习使用微加工乙烯基层和并行流技术构建无光刻三维芯片皮肤模型。该方法克服了传统PDMS设备的局限性，为药物和化妆品高通量筛选提供快速、低成本的组织工程解决方案。

在微加工微流控平台中构建简化的三维皮肤芯片模型

探索更多视频