ATA-1372A宽带放大器：微流控流式细胞打印技术制备功能性肝细胞微球
微流控技术是一种通过微小的通道和微型装置对流体进行精确操控和分析的技术。它是现代医学技术发展过程中的一种重要的生物医学工程技术，具有广泛的应用前景和重要性。它在高通量分析、个性化医疗、细胞筛选等方面有着巨大的潜力，威尼斯威尼斯电子今天就将为大家分享一篇微流控领域研究成果，一起接着往下看吧~
三维培养的多细胞肝脏微球模型有利于肝纤维化治疗的发展。虽然这些模型可以再现纤维化疾�。壳巴ü婊奂⑶蚍椒ㄊ遣皇芸刂频模弦撞笮�、功能和效用不稳定的球体。生物3D打印可以建立自动化成型，简化过程和增加可靠性。然而，舱室的加载仍然是随机的，产生了不均匀的组成和功能性质的微球。这种可变性降低了使用微球进行筛选的准确性和灵敏度。
为了实现卓越的体外肝脏建模，需要建立新的方法来创建具有可控结构、成分和功能特性的微球。近日，来自美国加利福尼亚大学的AdamRAbate团队利用微流控流式细胞打印技术（?FCP）成功制造了精密肝脏细胞微球。所产生的细胞球体具有优越的功能均匀性，与随机生成的球体相比，具有更准确的统计窗口。相关研究以“Controlledfabricationoffunctionalliverspheroidswithmicrofluidicflowcytometricprinting”为题于2022年8月2日在线发表在Biofabrication上。
图1微流控流式细胞打印技术产生肝细胞微球示意图
首先，作者将肝细胞（HepG2）细胞经胰蛋白酶处理后，通过26G针三次，使细胞团块断裂，制成单个HepG2细胞悬液。同样，肝星状细胞（HSC）也经胰酶和EDTA消化为单细胞悬液。基于微流控芯片开发的单细胞打印机可通过定制的LabVIEW界面实现自动化。作者采用康宁的6孔或384孔的圆底超低粘附微孔板作为印刷或被动加载基板。利用悬浮细胞制备细胞微球的一个挑战是，不是所有的细胞都是活的。因此，使用随机分隔技术，死亡的细胞包含在种子中，引入可以改变球形性质的可变性。用活性染料可以丢弃死细胞，这是一种独特而有价值的特性（图2）。
图2与随机沉淀法相比，产生的细胞存活率和均匀度更高
球形大小由培养时间和种子中起始细胞的数量决定。为了说明?FCP在控制球体大小方面的效用，作者打印出具有不同细胞数量的种子，并监测它们的生长，与随机加载相比，最终的大小变异性要小约3倍。为了说明准确控制其成分的能力，我们使用两种方法构建了含有10个HepG2和10个造血干细胞的目标成分的球体。对于?FCP，HepG2细胞平均10.4个，HSC细胞平均10.1个，标准误差分别为0.9和0.8。对于随机加载，根据泊松分布，我们观察到HepG2细胞平均数量为9.4，HSC细胞平均数量为9.9，标准误差分别为3.4和3.6。因此，印刷的球体比随机加载产生的球体尺寸变异性低三倍。
图3采用微流控单细胞打印技术制备多细胞肝球，得到更加均匀的多细胞肝脏微球
纤维形成依赖于肝细胞与造血干细胞的相互作用。因此，这些细胞的比例变化可导致不规则的球形功能。为了研究细胞比例对肝球形表型和纤维化模型的影响，作者打印了不同比例的HepG2和HSC，每个球形有100个细胞。培养6天后，观察到球体大小随着HSC数量的增加而减小。随着HSC数的进一步增加，紧致度渐近，球体的形状变得不规则。造血干细胞增加超过60%会导致非生理状态和次优球体。为了更深入地研究这一问题，作者量化了球形胶原蛋白的生成，这是纤维化中的关键功能性生物标志物。在50%以下，总胶原蛋白随星状细胞数量线性增加，每个星状细胞产生的胶原蛋白数量大致不变（图4）。
图4肝细胞微球细胞型比例的系统研究
使用细胞微球进行药物筛选时，其大小和功能的均匀性直接影响准确性。由于?FCP可以制备均匀性的微球体，与随机技术相比，它可以提供更精确的筛选。为了评估药物反应的可变性，我们使用TGF-β1促纤维化化合物处理微球，这是一种有效的星状细胞激活刺激方式，导致I型胶原的产生。为了比较功能均匀性，我们通过计算I型胶原的面积来量化I型胶原的数量。实验表明，TGF-β1显著增加了打印的球状体和随机生成的球状体中的I型胶原，与随机生成的相对标准误差测量相比，打印出来的球体导致测量变异性降低，测量可变性大大增加了药物影响的统计显著性（图5）。
图5单细胞打印肝细胞微球利于准确的体外药效评价
基于随机聚集所产生的肝细胞微球具有可变的尺寸和功能的缺点，限制了它们再现肝脏生物学和纤维化的可重复性，以及使用它们作为组织模型进行药物筛选的准确性。本文所提出的微流控单细胞打印方法克服了这些问题，肝细胞微球是由所需精确数量的细胞类型和高活力的细胞组成。将多路复用技术与单细胞精度相结合，可以精确地制作出设计复杂度更高的细胞微球，这将有助于研究如何控制细胞微球的性质或引入新的功能特性。
带宽：（-3dB）DC~3MHz
电压：70Vp-p（±35Vp）
电流：2Ap
功率：70Wp
可程控
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