利用台式流变仪快速表征气道黏液的黏弹性

黏液阻塞性疾病的特点是气道黏液的黏度异常。本方案展示了如何利用流变学来定量测定黏液黏度，并分析数据以评估靶向黏液的治疗方法。黏液流变学可提供特异性的定量生物标志物。

使用台式设备可极大地简化在临床样本（如人痰液样本）中检测这些生物标志物的流程。将黏液流变学作为阻塞性疾病的诊断工具仍面临挑战。越来越多的证据表明，流变学特性与炎症及细菌感染之间存在强烈的相关性。

黏液始终存在于机体界面处，具有润滑作用并发挥保护功能。黏液的流变学特性可应用于其他系统，如胃肠道和生殖道。为了获得准确的测量结果，样本的正确处理和放置至关重要。

视觉演示可提高该检测的精确性。本实验操作将由来自空气实验室的研究技术员 Kendall Shaffer 进行示范。首先，在无菌样本杯中对收集的呼吸道痰液或黏液进行分拣。

对于痰液样本，采集后应立即去除多余的唾液。将样本置于冰上运输，运输时间不得超过四小时。

在采集样本时立即进行分析。使用正向置换移液器轻轻吹打黏液3到5次，使其充分匀浆。或者直接将样本移液至微量离心管中。

将样本储存于 80 摄氏度直至进行处理。为确保实验有足够的样本量，分装储存时每份体积应大于或等于 500 微升。在分装前，直接用移液器取新鲜或冷冻的痰液或黏液，或对样本进行匀浆处理。

为重复测量和处理准备所需的等分试样。在测量前，将待测等分试样在37摄氏度下孵育至少五分钟。测试药理学试剂时，应使用高浓度的储备液，以避免样品稀释。

直接向样品中加入所需试剂1%至10%体积。确保化合物溶液无液滴残留在管壁上。将样品在37°C条件下孵育所需时间，以使化学反应充分进行。

每两分钟轻弹微量离心管底部，使试剂与黏液样本混合，以促进试剂逐步渗透进入黏液样本，同时不破坏黏蛋白网络。在比较多种药物试剂时，应确保孵育时间相近。开启仪器并启动软件。

选择新的测量。在“测量ID”下输入样品编号，在“操作员”下输入操作员姓名以继续。在“备注”下输入附加信息或评论。

选择一个几何组件，仔细检查大板和小板，确保板面清洁且处于完好状态。将大板牢固地安装在底部位的平台上。将小板轻轻插入上部平台，并轻轻旋转直至听到咔哒声，表明小板已正确卡紧。

请注意，上板自由振荡是正常现象。等待温度达到37摄氏度的目标值后，根据软件提示启动自动校准。

使用正向置换移液器，缓慢将 250 至 500 微升的样品移取至大底板的中心。样品滴加到板上后，黏性样品会形成穹顶状，而高弹性样品可能需要物理切割。通过软件降低带有小板的测量头，并观察样品。

若样品正确放置在底板上，则会与两板之间接触并居中。为确保样品填满间隙，使用减小间隙功能，直至样品不再呈双凹形状或与板的边缘对齐。减小间隙功能以0.1毫米为增量降低测量边缘，最多可执行7次增量操作。

若经过7次增量后仍存在间隙，请单击“重新安装”返回初始位置，并调整样品的位置和体积。如果间隙已显著减小，则用刮刀沿上板边缘做环形运动，去除多余的样品。修剪多余样品时应轻柔操作，避免产生剪切应力。

降低保护罩，以避免在振荡过程中受污染的液体意外飞溅。要开始测量，请点击“开始分析”。整个循环过程需要四到七分钟。

在整个循环过程中，避免大声说话以及触碰设备或实验台。前两分钟保持安静的环境至关重要。循环完成后，单击下一步以升起测量头并生成样品分析报告。

测量头完全缩回后，升起保护罩。弃去样品，小心取下测量板。使用温水和肥皂清洁并消毒测量板。

在五种不同浓度下测量了八兆道尔顿 PEO 的粘弹性特征，并将所评估的台式流变仪与传统体相流变仪的测量结果进行了直接比较。与 PEO 溶液相反，重症哮喘黏液在低应变下表现为类固态的弹性主导行为，并在高应变下出现模量交点。此外，在 1.5% PEO 溶液和临床检测用黏液样本中进行的三重复测量证实，从生物样本获得的线性粘弹性特征具有高度可重复性。

测量了黏液溶解剂处理后黏液黏弹性性质的变化。在临床环境中，使用台式流变仪检测了TCEP对检测用黏液黏弹性的影响。黏液溶解处理导致样品更趋于流体特性，其复合模量降低4.6倍，弹性模量降低5.1倍，黏性模量降低1.9倍，交点应变降低3.3倍，交点屈服应力降低5.7倍，而阻尼比则增加2.8倍。

在快节奏的临床环境中测量气道黏液的黏弹性，有助于针对患者个体情况调整治疗方案，同时为测试新型药理化合物提供标准化的检测流程。目前，该技术被用于研究高效CFTR调节剂对囊性纤维化痰液的影响，并评估各类旨在改变黏液特性的药物的效力。