哈嘍~大家好~今天Aigtek安泰電子給大家分享的是，高壓放大器在有關(guān)眼部黃斑病變研究，及微流控技術(shù)應(yīng)用中的實(shí)驗(yàn)案例。據(jù)估計(jì)，視力喪失和失明影響著全球約3.14億人。為了研究疾病機(jī)制和開發(fā)新的治療策略，真實(shí)模擬人眼組織的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪潜夭豢缮俚摹Ｍ庋暰W(wǎng)膜屏障(outer blood–retinal barrier，oBRB)是開發(fā)新模型系統(tǒng)的關(guān)鍵眼結(jié)構(gòu)之一，因?yàn)樗鼌⑴c了各種視覺疾病的病理生理學(xué)。其中年齡相關(guān)性黃斑變性(age-related macular degeneration，AMD)是外血視網(wǎng)膜屏障的關(guān)鍵組織功能障礙的結(jié)果，而氧化應(yīng)激導(dǎo)致活性氧的積累(reactive oxygen species，ROS)是導(dǎo)致年齡相關(guān)性黃斑變性的一個關(guān)鍵因素。

　　為了更好地了解年齡相關(guān)性黃斑變性的病理生理學(xué)，需要建立便于觀察組織形態(tài)學(xué)變化、便于操作實(shí)驗(yàn)條件的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｆ鞴傩酒O(shè)備被證明是很有前途的疾病模型。最近，人們報道了多種人體視網(wǎng)膜外層器官芯片模型。然而，由于這些模型依賴于內(nèi)皮細(xì)胞自組織形成微血管網(wǎng)絡(luò)，研究人員對三維血管幾何形狀的控制有限。

　　近期，荷蘭特文特大學(xué)技術(shù)醫(yī)學(xué)中心的AndriesD.vanderMeer教授團(tuán)隊(duì)報道了一種oBRB的微流控器官芯片模型，該模型包含一層人永生化視網(wǎng)膜色素上皮和一根由半透膜分隔的人內(nèi)皮細(xì)胞微血管。

　　芯片內(nèi)的三維血管結(jié)構(gòu)通過光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)(opticalcoherencetomography,OCT)進(jìn)行成像:這是一種常規(guī)應(yīng)用于眼科的醫(yī)學(xué)成像技術(shù),血管直徑和密度的差異可以很容易地檢測到。在用過氧化氫(H2O2)處理誘導(dǎo)氧化應(yīng)激后，通過使用熒光示蹤的動態(tài)分析觀察到屏障通透性的劑量依賴性增加，類似于臨床使用的熒光血管造影(fluorescence-basedangiography,FA)。oBRB的這種器官芯片將允許未來利用體外臨床相關(guān)設(shè)備研究復(fù)雜的疾病機(jī)制以及進(jìn)行視覺障礙的治療。

　　如圖一所示，作者目標(biāo)是在一個器官芯片模型中模擬視網(wǎng)膜外膜的組織。芯片被設(shè)計(jì)成由聚酯多孔膜分隔的兩個隔間(圖1A)，類似于視網(wǎng)膜色素上皮和視網(wǎng)膜下脈絡(luò)膜的層狀結(jié)構(gòu)。在微通道中，作者使用微圖案法在I型膠原水凝膠中創(chuàng)建了一個具有明確幾何形狀的微血管通道（圖1B）。之后引入HUVECs和ARPE-19并共培養(yǎng)72小時。共培養(yǎng)后對細(xì)胞進(jìn)行肌動蛋白細(xì)胞骨架和細(xì)胞核染色，共聚焦顯微鏡檢查發(fā)現(xiàn)細(xì)胞分布均勻，表明細(xì)胞層連續(xù)連接(圖1C)。為了確認(rèn)這些特定的細(xì)胞類型，作者分別對ARPE-19和HUVECs進(jìn)行了細(xì)胞-細(xì)胞粘附分子ZO-1和VE-cadherin的熒光染色(圖1C)。亞細(xì)胞定位與預(yù)期的一樣，各自的蛋白質(zhì)定位在細(xì)胞連接處。

　　在眼科，熒光血管造影通常用于評估眼部循環(huán)(例如脈絡(luò)膜血管的液體滲漏)，以及發(fā)現(xiàn)其他方法無法檢測到的血管缺陷。因此，許多年齡相關(guān)性黃斑變性的臨床試驗(yàn)都依賴熒光血管造影來評估治療效果。熒光血管造影是將熒光素這樣的熒光示蹤劑進(jìn)行靜脈注射，然后在血液循環(huán)中流動，在幾秒鐘內(nèi)通過脈絡(luò)膜微血管內(nèi)的熒光成像可見，隨后染料逐漸從血液循環(huán)系統(tǒng)中消失。如果存在視網(wǎng)膜血管缺損或視網(wǎng)膜色素上皮缺損，染料會填充病變的細(xì)胞間隙并長時間保留。在血管造影晚期殘留的高熒光是屏障組織損傷的臨床指征。

　　在本研究中，作者將熒光血管造影技術(shù)和微流控芯片技術(shù)相結(jié)合來檢查過氧化氫濃度對共培養(yǎng)模型中細(xì)胞連接的的影響。在約34s-1的剪切速率下，將共培養(yǎng)的芯片于0、800μM和10mMH2O2中分別培養(yǎng)1、2和5天。之后將熒光標(biāo)記的右旋糖酐引入到微血管中，將熒光染料灌注系統(tǒng)幾分鐘后向微血管中灌注對照介質(zhì)以清除系統(tǒng)中的熒光染料，隨后檢查微血管中高熒光跡象。

　　作者利用熒光強(qiáng)度的數(shù)據(jù)計(jì)算了內(nèi)皮單層膜的通透性。結(jié)果顯示，為處理組的組別保持了屏障功能。此外，800μM的處理在較短的暴露時間(1天)中沒有對屏障造成明顯的損害。然而，顯著的損害發(fā)生在2和5天的H2O2暴露。作為陽性對照，作者使用10mm的高濃度H2O2，在暴露1、2、5天后也對細(xì)胞屏障造成了明顯的損傷。

　　作為對比，作者之后在常規(guī)培養(yǎng)系統(tǒng)中對HUVECs進(jìn)行不同濃度的H2O2處理，以探索氧化應(yīng)激導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)皮功能障礙的相關(guān)條件。與器官芯片模型不同，在800μM的濃度下處理HUVECs并未觀察到明顯的損傷。

　　隨后作者在器官芯片模型僅進(jìn)行了HUVECs的培養(yǎng)并在800μM的濃度下處理HUVECs5天。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在ARPE-19層缺失的情況下，屏蔽功能喪失更加嚴(yán)重，在H2O2處理后染料直接向培養(yǎng)室形成大量滲漏。

　　在眼科，光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)是評估視網(wǎng)膜組織層結(jié)構(gòu)的一種方法。因?yàn)樗且环N非侵入性的讀出器并且允許在體內(nèi)成像，成為了年齡相關(guān)性黃斑變性治療后診斷和隨訪的常規(guī)工具。為了探究視網(wǎng)膜外組織器官芯片模型是否與光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)兼容以及表征使用光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)作為讀出器的靈敏度，作者首先使用它來測量不同尺寸的微血管。結(jié)果顯示通過光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)測量的平均直徑與預(yù)期直徑大小。光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)還可用于進(jìn)行血管質(zhì)量分析，結(jié)果顯示較大尺寸的微血管中質(zhì)量良好的微血管數(shù)量更多。總體來說，光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)可以用于器官芯片設(shè)備中微血管的可視化，并且具有足夠高的分辨率。不僅可以檢測到大的結(jié)構(gòu)缺陷，還可以檢測到生理尺寸的微血管和空洞。

　　ATA-2042高壓放大器

　　帶寬：（-3dB）DC~500kHz

　　電壓：400Vp-p（±200Vp）

　　電流：100mAp

　　功率：20Wp

　　壓擺率：≥445V/μs

　　可程控

　　以上結(jié)果表面，該研究中建立的具有組織通透性和血管結(jié)構(gòu)的外血視網(wǎng)膜屏障微流控器官芯片模型可整合于臨床相關(guān)的儀器設(shè)備，將有力地促進(jìn)未來體外研究結(jié)果與患者數(shù)據(jù)的并排比較。在精準(zhǔn)醫(yī)療的背景下，為年齡相關(guān)性黃斑變性治療后診斷提供了潛在治療方案。

PS：本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來自荷蘭特文特大學(xué)技術(shù)醫(yī)學(xué)中心的Andries D. van der Meer教授團(tuán)隊(duì)在Lab on a chip雜志上發(fā)表題為“Microfluidic organ-on-a-chip model ofthe outer blood–retinal barrier with clinically relevant readouts for tissue permeability and vascular structure”的文章。

　　本資料由Aigtek安泰電子整理發(fā)布，更多案例及產(chǎn)品詳情請持續(xù)關(guān)注我們。西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率放大器模塊、功率信號源、射頻功率放大器、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)，為用戶提供具有競爭力的測試方案。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品，請持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)www.gairou.cn或撥打029-88865020。

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