模仿神经血管化初始事件的微流体模型

血管化，产生新的血管是一个高度规范的过程，在正常和病理事件。为了更好地了解神经血管化，在体外自然细胞微环境中重建这个过程非常重要。我们开发了微流体芯片和自动控制。

高效循环是为了形成灌注微管，并模拟使用蛋白质来重新概括到新血管化的初始事件。微流体发芽芯片由三个通道组成。内皮细胞培养通道和液体通道由宽阔的中央水凝胶通道隔开。

微流体控制系统由微注射泵和电磁捏阀组成。气泡陷阱芯片、微流体发芽芯片、微渗透泵和培养介质储层。通过微流体系统，内皮细胞可以同时受到高发光剪切应力、跨内皮流的生理水平和各种血管内皮生长因子分布的刺激。

派佩特20微升每毫升纤维素125微克进入细胞培养通道的一个介质注入口。切一个移液器尖端，用剪刀安装细胞培养通道的端口。将移液器尖端插入细胞培养通道的其他介质注入端口。

然后，从细胞培养通道中吹出空气，用纤维素填充空气。在37摄氏度下孵化芯片一小时。在细胞播种之前，移液器将20微升的内皮细胞介质放入每个介质注入端口，并在37摄氏度下孵育芯片30分钟。

然后，在所有媒体注入端口中移出所有介质。接下来，移液器将五微升细胞悬浮进入一个介质注入端口的细胞培养通道。然后，内皮细胞在微分静水压下迅速扩散到整个通道上。

将大约四到六微升的 ECM 介质添加到另一端口，以调整静水压力并阻止电池移动。将芯片远程到细胞孵化器。然后，每30分钟翻一次芯片，直到两小时后内皮细胞覆盖在细胞培养通道的内部表面。

使用移液器尖端非常小心地去除注射端口中的附加细胞。然后，将四个带刺的女 Luer 适配器插入介质注入端口，并填充 ECM 介质。将芯片移到细胞孵化器中，每 12 小时更换 ECM 介质和 Luer 适配器。

组装微流体控制系统，准备两个聚二氟乙烯管，两个短硅管，三个长硅胶管，一个带刺的雌性Luer适配器，一个Y型连接器，然后三个L型连接器。用10毫升预热的 ECM 介质填充注射器。用带刺的女 Luer 适配器将聚氨酯乙烯管连接到注射器。

然后，将聚二甲苯管的另一端连接到 Y 型连接器。接下来，将两个长硅胶管连接到 Y 型连接器的其他两端。我们使用一根管连接到储层，另一根管连接到气泡陷阱芯片。

将另一根长硅胶管连接到储层。接下来，使用两个短硅胶管连接气泡陷阱芯片顶层的所有入口和出口孔。将聚氨酯乙烯管连接到芯片的后端。

接下来，将注射器固定在微注射器泵上。将两根长硅胶管夹入电磁捏阀中。接下来，切换电磁捏阀，打开注射器和储液库之间的管道。

使用微注射器泵将介质注入储液池，以排出管内的空气。然后，再次切换阀门，打开注射器和气泡陷阱芯片之间的管道。注入介质以填充液体室和气泡陷阱芯片的后端管。

从细胞孵化器中取出内皮发芽芯片，然后从细胞培养侧取出Luer适配器。将两个管道插头插入微流体发芽芯片的水凝胶注入端口。将气泡陷阱芯片的后端管连接到一个细胞培养通道端口。

将 T 型连接器插入其他端口，并将其连接到与储液层相连的长硅管。将长硅胶管夹入微渗透泵中。然后，在储层中插入空气过滤器。

接下来，将微流体发芽芯片组装到舞台顶部孵化器。接下来，通过 TPU 管将真空泵连接到气泡陷阱芯片底部层的孔。在同时控制微注射器泵和电磁捏阀的自定义程序中设置相反的循环体积和流速。

其次，设置微渗透泵的流速。打开微注射器泵。然后，建立循环控制系统。

通过测量40 kDa F-I-T-C dextrin的扩散渗透系数，测试模型中某些微容器的阻隔功能。如图所示，带细胞衬里的静态培养芯片的扩散渗透系数为每秒0.1正负0.3微米。没有细胞衬里的空通道的扩散渗透系数为每秒5.4正负0.7微米。

内皮发芽检测表明，内皮细胞在24小时静态培养后主要发芽到中央水凝胶中，而发芽程度随着发光剪切应力的增加而显著降低。从数量上来说，发光剪切应力在发芽面积、平均发芽长度和最长发芽长度方面显著减少内皮发芽。通过我们的系统，在实验期间，内皮细胞的切变应力可以随时改变，而跨内皮流则保持在生理水平。

这种体外3D生物仿生模型可直接应用于新血管化机制的研究，作为药物筛选和毒理学应用的低成本平台，具有潜在的前景。