微流控芯片應(yīng)用之視網(wǎng)膜芯片
由于視網(wǎng)膜芯片能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)胞的多層排列以及類似血流的灌注,特別適用于模擬類器官所缺乏的血視網(wǎng)膜屏障,尤其是血視網(wǎng)膜外屏障和微毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞形成的相鄰脈絡(luò)膜微血管網(wǎng)絡(luò)。最簡單的oBRB芯片為雙通道微流控芯片,其中RPE和內(nèi)皮細(xì)胞種植在多孔膜的對(duì)側(cè),隨后通過介質(zhì)泵進(jìn)行灌注以重建微血管血流。
此后,Chung等采用纖維蛋白水凝膠間隙代替多孔膜。為了模擬三維脈絡(luò)膜血管網(wǎng),將內(nèi)皮細(xì)胞與纖維蛋白凝膠混合后植入纖維蛋白間隙下方的通道中,將RPE細(xì)胞接種于凝膠壁上。血管生長因子刺激后,脈絡(luò)膜內(nèi)皮細(xì)胞浸潤纖維蛋白間隙和RPE層,再現(xiàn)了濕性老年性黃斑變性的發(fā)病過程。抗血管內(nèi)皮生長因子抗體貝伐單抗可以用于治療模擬的濕性AMD,其后續(xù)治療可防止血管增生,表明血-視網(wǎng)膜屏障芯片不僅能重現(xiàn)病理生理過程,而且能重現(xiàn)治療過程。
Yeste等的芯片采用多層設(shè)計(jì),由多個(gè)滲透膜分隔,整合了血視網(wǎng)膜內(nèi)外屏障和視網(wǎng)膜神經(jīng)上皮層,并驗(yàn)證了其屏障功能。Achberger等開發(fā)的芯片對(duì)oBRB與視網(wǎng)膜神經(jīng)上皮層一起建模,將所有主要的視網(wǎng)膜細(xì)胞類型結(jié)合在一個(gè)平臺(tái)上,并具有微流控灌注系統(tǒng)。通過施加抗瘧疾藥物氯喹和抗生素慶大霉素,能夠重現(xiàn)其對(duì)視網(wǎng)膜的毒副作用,證明了視網(wǎng)膜芯片在藥物測試中的適用性。這種基于人多能干細(xì)胞的視網(wǎng)膜芯片可能促進(jìn)藥物開發(fā),是探究視網(wǎng)膜疾病潛在病理機(jī)制的新途徑。視網(wǎng)膜芯片能夠模擬視網(wǎng)膜的生理過程和生理屏障,對(duì)藥物效應(yīng)的臨床前評(píng)估十分重要。
Achberger等發(fā)現(xiàn)氯喹和慶大霉素對(duì)視網(wǎng)膜傷害性較大,RPE可能是藥物作用的生理屏障。視網(wǎng)膜芯片也被用于眼內(nèi)填充物的開發(fā)和測試,例如在視網(wǎng)膜脫離和巨大視網(wǎng)膜裂孔等疾病中測試硅油的填充量。近年來,更多的研究用來開發(fā)更先進(jìn)的視網(wǎng)膜芯片模型來模擬移植后視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)和功能。細(xì)胞移植治療功能失調(diào)的效率主要依賴供體細(xì)胞共同遷移的正確方向。
Mishra等研究發(fā)現(xiàn):通過使用電場并提高基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1,細(xì)胞的遷移距離和方向性都增強(qiáng)。光學(xué)相干斷層掃描、視覺動(dòng)力學(xué)測試、免疫造血化學(xué)等方法可用于確定移植效果。
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