基于微流控芯片的肝组织结构单元高通量、模块化构建与应用

According the fundamentally scientific problems encountered during the in vitro construction and in vivo transplantation of hepatic tissue, we intends to design and prepare an integrated microfluidic chip for high-throughput and modular preparation of liver tissue structural unit (hepatic lobule) in this project. By spatiotemporal control of cells and cells, as well as cells and extracellular matrix in the designed integrated microfluidic chip, liver tissue structural units could be prepared in a high-throughput and modular manner. Meanwhile, multi-scale and functionalized liver tissue will be also constructed by assembly and vascularization of the as-prepared tissue structural unit. After characterization and analysis of its basic physiological indexes, metabolism enzyme expression, enzyme activity, and drug response ability, in vivo transplantation and treatment of liver failure in nude mice will be analyzed and evaluated. Through this study, new technology and new analytical method will be explored for in vitro construction of liver tissue, repair and regeneration of injured liver tissue, as well as drug hepatotoxicity.

依肝组织体外构建与体内移植所遇基础难题，以及微流控芯片目前国际发展趋势，本项目拟设计、制备、研究适宜于肝组织结构单元（肝小叶）高通量、模块化构建的多功能集成微流控芯片，并以其为技术平台，通过芯片内细胞与细胞、细胞与细胞外基质空间与时间可控的操作，高通量、模块化地构建与回收肝组织结构单元。同时，拟通过肝组织结构单元体外多尺度的组装与血管化，构建肝组织功能体，并对其体内移植与治疗急性肝衰竭裸鼠的效果进行分析与评价。藉此，对肝组织体外构建、肝组织损伤修复与再生、及药物肝毒性分析的新技术与新分析方法进行探索与研究。

依肝组织体外构建与体内移植所遇基础难题，以及微流控芯片目前国际发展趋势，本项目提出并验证了一种新型的气动微阀门辅助微模塑方法，用于芯片内细胞与细胞、细胞与细胞外基质空间与时间可控的操作，实现了不同类型的载细胞水凝胶的快速制备，并仿生构建了肝小叶样载细胞微凝胶组织，考察了扑热息痛的肝毒性和谷胱甘肽的肝保护效果。同时，通过高通量、模块化地构建与回收肝组织结构单元，对肝组织结构单元进一步进行体外多尺度的组装与血管化，构建了具有类肝组织功能与形态的体外肝组织功能体。藉此，对肝组织体外构建、肝组织损伤修复与再生、及药物肝毒性分析的新技术与新分析方法进行探索与研究。.通过以上及其相关研究，在Analytical Chemistry等期刊发表标注基金编号的SCI论文17篇，另外，作为会议执行主席，承办了第十二届全国微全分析系统学术会议/第七届全国微纳尺度生物分离分析学术会议/第七届国际微流控学学术论坛（杨凌）/ The 11th International Symposium on Microchemistry and Microsystems (ISMM 2019)。培养博士研究生7名，硕士研究生9名。课题组“基于微流控芯片的生物分析化学新方法研究”获陕西省科学技术二等奖，本人排名第一 。