FluidicLab标准成品微流控芯片小课堂(三)--器官芯片(Organ-on-a-Chip)

FluidicLab器官芯片可以单独使用，也可以与我司的气动灌流细胞培养仪搭配使用，精准模拟体内流体剪切力、机械拉伸、细胞微环境与组织界面结构。FluidicLab提供器官/类器官芯片的个性化定制加工等相关技术服务，也提供各类COC注塑、玻璃和PDMS等材料的芯片设计、加工和制造。

一、标准器官芯片

• 适用模型：肾小球模型、肠道模型、肺气管模型等。
• 芯片参数：

①上层流道高度：1 mm；

②下层流道高度：0.2 mm；

③PET核孔膜孔径：3 μm；

④共培养区域：长度20 mm，宽度1 mm。

• 应用案例：暨南大学张冬梅教授团队在《Gut》上发表了题为“Pericyte drives the formation of circulating tumour cell-neutrophil clusters to promote colorectal cancer metastasis”的研究论文(https://doi.org/10.1136/gutjnl-2024-334618 )，该研究中的体外实验模型正是使用FluidicLab生产的微流控血管芯片构建而成。文章中将HCT116细胞与中性粒细胞分别接种于芯片的上、下通道，将内皮细胞及肿瘤相关细胞（TPCs）分别贴附于多孔膜的下表面与上表面，实现了“血管-周细胞-肿瘤细胞-中性粒细胞”多细胞共培养体系。

二、标准类器官芯片

• 适用模型：肿瘤细胞侵袭模型、共培养模型等。
• 芯片参数：

①水凝胶通道宽度：1.3 mm；

②培养基通道宽度：0.5 mm；

③立柱间隙宽度：0.1 mm；

④通道高度：0.25 mm；

⑤通道长度：10 mm。

• 应用案例：将胶质母细胞瘤来源的细胞接种到中央腔室的水凝胶中，两侧通道持续灌注营养液/氧气，构建营养/氧气梯度，诱导肿瘤坏死核心形成，精准模拟实体肿瘤微环境(Development of an organ-on-chip model for the detection of volatile organic compounds as potential biomarkers of tumour progression)。

三、PDMS流动培养器官芯片

该芯片用于流动条件下的细胞培养，有两个独立通道，可直接在通道底部接种细胞，每个通道的入口和出口储液池与气动灌流系统连接，在不同(生理性和病理性)流速条件下重建动态微环境。

• 适用模型：

①血管模型等；

②应用于单层，双层，细胞与灌注免疫细胞、循环肿瘤细胞(CTC)或细菌之间的相互作用等研究。

• 芯片参数：

①通道高度：375 μm；

②通道宽度：1.5 mm；

③通道长度：42.5 mm；

④通道填充体积：24 μL。

• 应用案例：将人肾近端小管上皮细胞(RPTEC/TERT1细胞)接种于每个通道的底部和顶部，形成单层或管状结构，模拟肾小管形态；同时控制培养基流动速率，产生生理水平的剪切应力，模拟体内肾脏中液体流动对细胞产生的机械力(A microphysiological system for handling graphene related materials under flow conditions)。

四、血脑屏障器官芯片

外周腔室用于培养第一种细胞，中心腔室用于培养第二种细胞，多孔结构能够使外周腔室中的细胞和中心腔室细胞之间进行交流。

• 适用模型：

①血脑屏障模型等；

②细胞与细胞之间的物质交换和信号传递；

③药物对细胞的影响。

• 芯片参数：

①腔室高度：100 μm；

②中心腔室直径：1.5 mm；

③外周腔室宽度：100 μm；

④连接沟道尺寸：3*3*100 μm；

⑤开孔尺寸：0.7mm。

• 应用案例：在外周腔室接种新生大鼠脑内皮细胞RBEC，并施加生理水平剪切流，在中心腔室静态培养新生大鼠星形胶质细胞，实现新生鼠脑微血管内皮细胞与星形胶质细胞共培养，高度模拟体内新生血脑屏障的结构与功能(A novel dynamic neonatal blood-brain barrier on a chip)。

五、冠状动脉器官芯片

该芯片有两个独立狭窄通道，可以模拟高剪切力下的生理微环境。

• 适用模型：高剪切力模型等。
• 芯片参数：

①通道高度：75 μm；

②通道宽度：350 μm；

③观察区域通道长度：20 mm；

④上下两平行流道间距：200 μm。

• 应用案例：该芯片内部结构模拟微孔板的微流控剪切流培养系统。实验结合双平面冠脉造影数据，通过三维血管重建对各血管节段施加不同壁剪切应力(WSS)，评估WSS对动脉粥样硬化斑块进展、转化及血管重构的影响
• (Coronary artery wall shear stress is associated with progression and transformation of atherosclerotic plaque and arterial remodeling in patients with coronary artery disease)。