動態三維組織培養系統驅動方法的研究現狀

2020-09-15 中國組織工程研究雜誌

摘要：


文題釋義：

動態三維培養：是一種高度仿生的體外模型培養方式，通過三維培養可以重建體內複雜微環境的模型來克服傳統體外模型的局限性；動態培養下的培養基流動可以為細胞和組織提供各種生物力學刺激，這種生物力學刺激是細胞和組織分化和各種生理過程中的重要因素。

微流控技術：是一門在微流道(100 nm-100 μm)中操縱微量(10-9-10-18 L)流體的微系統技術，可以用於生成和精確調節流體流動和時空梯度，以及通過可控制的方式向細胞提供營養和其他化學信號。其中，微流控驅動方法可以用來控制和調節微流道內流體的流動方式，常見的微流控驅動方法有表面張力泵、滲透泵、重力泵、注射泵和蠕動泵。

背景：相比於動物模型，體外模型因其實驗周期短、成本低、種屬差異小等優點在毒理學、病理學和藥學研究中被廣泛使用。目前，動態三維組織培養模式是體外模型的重要發展趨勢，而藉助於微流控技術中驅動液體方式可實現體外模型的動態三維培養。

目的：簡述微流控領域中的微流體驅動方法和各自的優缺點，以及不同驅動方法在不同組織培養需求中的應用。

方法：應用計算機檢索CNKI、Web of Science資料庫中與動態三維組織培養及微流控驅動方法實現細胞或組織動態培養的相關文獻，檢索中、英文關鍵詞為「Microfluidic；Micropump；Organ-on-Chip；Three-dimensional tissue culture；微流控技術；微泵；器官晶片；三維動態組織培養」。

結果與結論：微流控驅動方法主要分被動驅動與主動驅動，被動驅動包括表面張力泵、滲透泵、重力泵，主動驅動包括注射泵、蠕動泵，每種驅動方法均有其優缺點。對於動態三維組織培養系統中需要實現培養基流速的精準控制，可以優先考慮注射泵和閥門式蠕動泵；對於動態三維組織培養系統中需要實現培養基的閉環流動，可優先考慮重力泵和蠕動泵；對於動態三維組織培養系統中需要實現實驗過程中的無菌環境，可優先考慮表面張力泵、重力泵和氣動式蠕動泵；對於動態三維組織培養系統中需要實現高通量培養，可優先考慮表面張力泵、重力泵和氣動式蠕動泵。

ORCID: 0000-0002-0807-4288(楊勇)

中國組織工程研究雜誌出版內容重點：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 納米材料; 緩釋材料; 材料相容性；組織工程

關鍵詞: 體外模型, 動態三維培養, 微流控技術, 微流控晶片, 驅動方法, 流速控制, 閉環流動, 高通量

文章來源：楊 勇, 呂晨澤, 徐銘恩, 王 玲, . 動態三維組織培養系統驅動方法的研究現狀[J]. 中國組織工程研究, 2020, 24(28): 4474-4484.

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