模拟骨组织微环境的新型微流控仿生芯片平台研究

人口老龄化和久坐的生活方式令骨质疏松成为了威胁中老年人健康的一个不容忽视的公共问题。骨质疏松以至骨修复乃非常复杂的课题，确切机制还远未获充分认识。可是，目前大多数研究手段都只涉及在骨组织中两种细胞之间的简单相向关系，忽略了骨组织的整体性和复杂关系。因此这些研究均未能获得有代表性的结果。本项目中我们建议建立一个具备组织层面代表性及能忠实反映骨组织中细胞响应的仿生微环境："骨组织芯片"技朮平台。透过使用微流技朮控制细胞图案的形成和液流有效的运输去共培养包括骨细胞，成骨细胞和间充质干细胞的骨组织功能团(functional syncytium)，从而模拟天然骨组织细胞的生境和相邻关系。鉴于迄今人类对机械刺激诱发的促进骨修复过程所知有限，这芯片将整合集成微流控阀门提供可编程的频率刺激及微米精度的干预以模拟骨微裂纹的生成，并实时监察干细胞的成骨分化和迁移，此项目将为研究骨重建过程提供基础性

在本项目中，我们研制出了一种用于从蛋白质混合物连续分离出小分子物质的微流控芯片，并展示了其在药物发明中蛋白质—配体结合的研究这个重要方面的实际应用。我们的结果展示了牛血清蛋白（BSA）和其位点标记小分子伊红Y（EY）之间的剂量依赖性结合，发现该结合在BSA：EY比率高于1时达到稳定水平，这与文献中所报道的伊红结合BSA的能力相符合。通过两种基本构建块（R和L节点）和一个高流速微装置（高达1300uL/h）的组合来控制流线，一个溶液障碍物被用来滤出蛋白质/蛋白质—配体复合物，从而未被结合的小分子容易被分离和量化。小分子的比例随着蛋白质浓度上升而降低表明结合是存在的。一些具有不同分子量的荧光素被用于测试装置微流控过滤性能，这可以通过1）总流速或者2）两个装置入口的流量分配比来调节；两种方法都很容易通过改变注射泵的设置来控制。该微装置是在一个较高的流速下运行的，因此，等分试样容易从装置出口处获得从而便于芯片外的检测。该微流控装置设计是一个新颖的、具有广阔前景的初步药物筛选工具。