微流控技術(shù)是一種通過微小的通道和微型裝置對(duì)流體進(jìn)行精確操控和分析的技術(shù)。它是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中的一種重要的生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景和重要性。它在高通量分析、個(gè)性化醫(yī)療、細(xì)胞篩選等方面有著巨大的潛力，Aigtek安泰電子今天就將為大家分享一篇微流控領(lǐng)域研究成果，一起接著往下看吧~

　　為了滿足心臟再生醫(yī)學(xué)的需求，需要在可擴(kuò)展的懸浮培養(yǎng)系統(tǒng)中對(duì)人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(hiPSCs)直接進(jìn)行誘導(dǎo)分化，生成工程心臟組織。來自AuburnUniversity的ElizabethA.Lipke教授團(tuán)隊(duì)直接對(duì)水凝膠封裝的hiPSCs進(jìn)行誘導(dǎo)分化，制備了功能性心臟組織微球。這種心臟組織微球在生物制造、多孔板藥物篩選和基于注射的再生治療中具有巨大的應(yīng)用前景

　　研究者采用改進(jìn)的微流控技術(shù)，通過微流控細(xì)胞包封系統(tǒng)快速制備均勻的球形水凝膠。在該系統(tǒng)中，含有細(xì)胞的前體水溶液通過微流控裝置的頂部入口泵入，礦物油通過裝置的底部進(jìn)口泵入，兩個(gè)入口水流在裝置t形路口匯合。微球通過乳化形成，并通過垂直的出口通道進(jìn)行光交聯(lián)，并用培養(yǎng)基進(jìn)行收集。封裝后，hiPSCs密度高且形態(tài)完整。每分鐘大約生產(chǎn)45個(gè)hiPSCs微球，并嚴(yán)格控制尺寸和圓度。hiPSCs微球在心臟分化開始前繼續(xù)增殖和生長(zhǎng)。包封后，細(xì)胞首先在原來的水凝膠邊界內(nèi)生長(zhǎng)，保持最初的微球直徑。通過免疫熒光標(biāo)記冰凍切片的細(xì)胞核，可見整個(gè)微球中細(xì)胞密度很高。（圖1）

　　圖1心臟組織微球的生產(chǎn)

　　心臟分化開始后，細(xì)胞先在微球邊界內(nèi)生長(zhǎng)，然后在微球邊界外生長(zhǎng)，產(chǎn)生密度更大、圓度更小的組織。對(duì)于兩種不同的hiPSCs，XTT檢測(cè)結(jié)果證實(shí)第1天的代謝活性高于第2天。并且活細(xì)胞和增殖細(xì)胞數(shù)量增加。通過對(duì)細(xì)胞微球分化前和分化過程中的剛度進(jìn)行評(píng)估后發(fā)現(xiàn)，該微球?yàn)榧?xì)胞在分化過程中提供了更加生理的微環(huán)境。這種暫時(shí)的組織硬度增加伴隨著細(xì)胞形態(tài)的變化，從第0天的圓形細(xì)胞集落到分化后的伸長(zhǎng)細(xì)胞，表明心臟分化。（圖2）

　　圖2充滿細(xì)胞的微球生長(zhǎng)形成統(tǒng)一的組織

　　懸浮培養(yǎng)的微球在分化第8天開始自發(fā)收縮。從第0天(分化起始），到第12天，心臟分化過程中細(xì)胞密度增加。通過心臟標(biāo)記物、心肌肌鈣蛋白T(cTnT)、α-肌動(dòng)蛋白(αSA)和功能蛋白Cx43的免疫染色，觀察整個(gè)微球和切片的CM分布和形態(tài)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在心臟分化過程中，多能性基因Oct4的表達(dá)下降。從第10天到第30天，心室CM基因MLC2v和心臟基因βMHC的表達(dá)顯著增加。這些結(jié)果與CM發(fā)育和成熟過程中的表達(dá)模式一致。αMHC的表達(dá)從第10天到第20天增加，然后從第20天到第30天下降，此外，第10、20和30天心臟微球的功能間隙連接蛋白Cx43表達(dá)相似。（圖3）

　　圖33D心臟微球分化使CM產(chǎn)量高，批次間重現(xiàn)性好，基因表達(dá)適宜

　　隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，包裹細(xì)胞的微球分化為成熟的心臟組織。通過對(duì)培養(yǎng)一年以上的微球連續(xù)冰凍切片的檢查，根據(jù)αSA陽性表達(dá)，心肌細(xì)胞存在于整個(gè)心臟組織微球中。ECT微球分泌細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)，心臟微球切片Masson三色染色顯示，從第28天到第98天，整個(gè)微球和周圍邊緣的膠原沉積增加。心臟微球的某些部分含有高度組織結(jié)構(gòu)和排列的細(xì)胞，類似天然的心臟組織結(jié)構(gòu)。掃描電鏡顯示微球表面光滑，顯示心臟分化過程中基質(zhì)的細(xì)胞重構(gòu)。

　　圖4工程心臟組織微球表現(xiàn)出成熟細(xì)胞的特征

　　為了成功地將工程心臟組織應(yīng)用到再生醫(yī)學(xué)和藥物篩選，研究者使用多極陣列(MEA)評(píng)估了20天工程心臟微球?qū)λ幚韺W(xué)刺激的反應(yīng)以及工程心臟微球?qū)﹄娖鸩姆磻?yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)工程心臟能夠在MEA和光學(xué)測(cè)圖平臺(tái)上對(duì)藥物治療和電起搏產(chǎn)生適當(dāng)反應(yīng)，以及不斷增加的收縮和松弛速度，表明在工程心臟組織微球內(nèi)產(chǎn)生的心肌細(xì)胞的功能。

　　圖5微球CMs對(duì)藥理學(xué)和電刺激反應(yīng)表明功能

　　綜上所述，在本研究中，研究者使用定制的微流控系統(tǒng)將hiPSCs快速封裝在PEG-纖維蛋白中，以產(chǎn)生大小和形狀均勻的微球，具有高細(xì)胞活力，并保持增殖和多能表型。這些hiPSC微球隨后分化為具有高CM產(chǎn)量的功能性工程心臟組織微球，對(duì)外界電和藥理學(xué)刺激有適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，并可在長(zhǎng)期培養(yǎng)中維持自發(fā)收縮。該方法能以自動(dòng)化和可擴(kuò)展的方式制造用于臨床轉(zhuǎn)化和高通量藥物測(cè)試應(yīng)用的工功能化載hiPSCs微球，這對(duì)未來的細(xì)胞治療應(yīng)用是必要的。

　　作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先從事測(cè)量?jī)x器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)，Aigtek安泰電子深耕電子測(cè)試領(lǐng)域多年，在眾多尖端研究領(lǐng)域都有著深度研究，擁有完備的產(chǎn)品線及測(cè)試方案。同樣微流控領(lǐng)域同樣是我們的一個(gè)關(guān)注點(diǎn)。

　　ATA-7050高壓放大器

　　一般微流控研究中會(huì)用到較高電壓，這時(shí)候就需要一款能夠穩(wěn)定輸出高電壓的高壓放大器來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，ATA-7000系列功率放大器，最大輸出電壓可達(dá)10kVp-p（±5kVp），帶寬（-3dB）DC~5kHz，電流20mAp，功率100Wp，可以幫助研究人員更好地完成實(shí)驗(yàn)。

　　ATA-7050電壓放大器參數(shù)

　　PS：論文原文Engineered cardiac tissue microsphere production through direct differentiation of hydrogel-encapsulated human pluripotent stem cells發(fā)表于雜志Biomaterials上。

　　以上就是本次關(guān)于通過微流控水凝膠微球培養(yǎng)出心臟組織微球以及功率放大器的全部?jī)?nèi)容介紹，希望能幫助大家對(duì)功率放大器有更深入的了解，想要了解更多電壓放大器的相關(guān)應(yīng)用案例的工程師歡迎繼續(xù)關(guān)注我們。

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