Mikrofluidisches Modell zur Nachahmung des ersten Ereignisses der Neovaskularisation

Ping Zhao; Xing Zhang; Xiao Liu; Li Wang; Haoran Su; Liyi Wang; Dongrui Zhang; Xiaoyan Deng; Yubo Fan

doi:10.3791/62003

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Methodenartikel

Mikrofluidisches Modell zur Nachahmung des ersten Ereignisses der Neovaskularisation

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DOI:

10.3791/62003

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10. April 2021

Ping Zhao¹ , Xing Zhang¹ , Xiao Liu¹ , Li Wang⁴ , Haoran Su¹ , Liyi Wang¹ , Dongrui Zhang¹ , Xiaoyan Deng³ , Yubo Fan¹^,²

¹Beijing Advanced Innovation Centre for Biomedical Engineering, Key Laboratory for Biomechanics and Mechanobiology of Chinese Education Ministry, School of Biological Science and Medical Engineering, Beihang University, ²School of Engineering Medicine, Beihang University, ³Artificial Intelligence Key Laboratory of Sichuan Province, School of Automation and Information Engineering, Sichuan University of Science and Engineering, ⁴Beijing Research Center of Urban System Engineering

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Hier bieten wir einen mikrofluidischen Chip und ein automatisch gesteuertes, hocheffizientes Kreislauf-Mikrofluidsystem, das die anfängliche Mikroumgebung der Neovaskularisation rekapituliert und es ermöglicht, Endothelzellen (ECs) durch hohe Luminalscherspannung, physiologischen Transendothelfluss und verschiedene vaskuläre endotheliale Wachstumsfaktor (VEGF) gleichzeitig zu stimulieren.

Zusammenfassung

Die Neovaskularisation wird in der Regel aus einer bestehenden normalen Vaskulatur initialisiert und die biomechanische Mikroumgebung von Endothelzellen (ECs) variiert in der Anfangsphase dramatisch vom folgenden Prozess der Neovaskularisation. Obwohl es viele Modelle gibt, um verschiedene Stadien der Neovaskularisation zu simulieren, fehlt noch ein In-vitro-3D-Modell, das den anfänglichen Prozess der Neovaskularisation unter den entsprechenden Stimulationen normaler Vaskulatur-Mikroumgebungen kapituliert. Hier haben wir ein In-vitro-3D-Modell rekonstruiert, das das ausgangse Ereignis der Neovaskularisation (MIEN) nachahmt. Das MIEN-Modell enthält einen mikrofluidischen Keimchip und ein automatisches, hocheffizientes Zirkulationssystem. Es wurde ein funktioneller, perfusabler Mikrokanal gebildet, der mit Endothel beschichtet ist, und der Prozess des Keimens wurde im mikrofluidischen Sprossenchip simuliert. Die ursprünglich physiologische Mikroumgebung der Neovaskularisation wurde mit dem mikrofluidischen Kontrollsystem rekapituliert, durch das ECs gleichzeitig hoher Luminalscherspannung, physiologischem transendothelialen Fluss und verschiedenen vaskulären endothelialen Wachstumsfaktor-Verteilungen (VEGF) ausgesetzt waren. Das MIEN-Modell kann problemlos auf die Untersuchung des Neovaskularisationsmechanismus angewendet werden und ist als kostengünstige Plattform für Arzneimittelscreenings und toxikologische Anwendungen ein potenzielles Versprechen.

Einleitung

Neovaskularisation geschieht in vielen normalen und pathologischen Prozessen¹^,²^,³^,⁴, die zwei wichtige Prozesse bei Erwachsenen, Angiogenese und Arteriogenese⁵enthalten. Neben den bekanntesten Wachstumsfaktoren, wie dem vaskulären endotheliale Wachstumsfaktor (VEGF)^6,sind mechanische Stimulationen, insbesondere der durchblutungsinduzierte Scherstress, bei der Regulierung der Neovaskularisation⁷wichtig. Wie wir wissen, variieren die Größe und Formen der Scherspannung dram....