本文將與大家分享，ATA-7050高壓放大器在微(wei)流控芯片三維培養細胞并(bing)用(yong)于藥物(wu)毒性評(ping)價中(zhong)的(de)應(ying)用(yong)，希望能對各位工程師有所幫助(zhu)與(yu)啟發。

　　幾十年來，二維細(xi)胞(bao)培養(yang)(yang)已(yi)成為體(ti)外(wai)(wai)篩(shai)選藥物的主要培養(yang)(yang)方(fang)式(shi)(shi)。但是，由(you)于二維培養(yang)(yang)出的細(xi)胞(bao)不具有(you)特定的組(zu)織結構，通(tong)常需要使(shi)用三(san)維細(xi)胞(bao)培養(yang)(yang)模(mo)型進(jin)行二次篩(shai)選。二維培養(yang)(yang)模(mo)式(shi)(shi)和三(san)維培養(yang)(yang)模(mo)式(shi)(shi)在篩(shai)藥模(mo)型中(zhong)各具有(you)其優點，二維培養(yang)(yang)模(mo)式(shi)(shi)中(zhong)，氧氣含量、養(yang)(yang)分(fen)和代謝廢物分(fen)布均(jun)勻，而三(san)維培養(yang)(yang)模(mo)式(shi)(shi)中(zhong)具有(you)類器官(guan)的組(zu)織架構，細(xi)胞(bao)間(jian)以(yi)及細(xi)胞(bao)外(wai)(wai)基質(zhi)之間(jian)能夠相互作用。

　　近期，赫爾辛基大學TiinaSikanen教授團隊(dui)設計了一種并行細胞(bao)培養(yang)(yang)的(de)(de)微流體裝置，結(jie)合二維(wei)培養(yang)(yang)和三維(wei)培養(yang)(yang)的(de)(de)優點，以二維(wei)（單層）和三維(wei)（橢球）的(de)(de)形(xing)式并排但(dan)分離(li)的(de)(de)在(zai)(zai)完全相同(tong)的(de)(de)環境下培養(yang)(yang)細胞(bao)，用于藥(yao)物細胞(bao)毒(du)性評估，相關研究成果發表(biao)在(zai)(zai)AFM期刊上。

　　研(yan)究人員設計的(de)微(wei)流體裝置（如圖1）由(you)有機改性(xing)的(de)陶(tao)瓷(ci)材料制成，具(ju)有生物相容性(xing)并且無需任(ren)何額外的(de)涂(tu)層即可(ke)實現細胞(bao)(bao)(bao)粘(zhan)附，使用(yong)PDMS密(mi)封微(wei)流體平(ping)臺。微(wei)流體平(ping)臺包(bao)括兩套薄膜金(jin)電極，印刷在陶(tao)瓷(ci)材料基(ji)底上(shang)，通過(guo)阻抗(kang)光(guang)譜法促(cu)進了(le)單層培(pei)養中的(de)細胞(bao)(bao)(bao)生長和完整性(xing)監(jian)測。該平(ping)臺還(huan)包(bao)括三排凹形微(wei)孔(kong)，這些(xie)微(wei)孔(kong)具(ju)有排斥細胞(bao)(bao)(bao)、支持細胞(bao)(bao)(bao)粘(zhan)附（二維(wei)細胞(bao)(bao)(bao)單層培(pei)養）和疏水表面（三維(wei)細胞(bao)(bao)(bao)培(pei)養容器）的(de)特性(xing)。

　　圖(tu)1微流體并排(pai)二維和三維細胞培養(yang)設備及測定

　　為了誘導(dao)三維球體形(xing)(xing)成(cheng)，研究人(ren)員使用單步(bu)光刻工藝來(lai)制造凹形(xing)(xing)微(wei)(wei)(wei)(wei)孔，該微(wei)(wei)(wei)(wei)孔通過(guo)納米(mi)功能(neng)化（例(li)如，等離子體多孔化和疏水涂(tu)層(ceng)）制成(cheng)具有排斥細(xi)胞作用的(de)(de)微(wei)(wei)(wei)(wei)孔。因(yin)為微(wei)(wei)(wei)(wei)孔的(de)(de)凹形(xing)(xing)形(xing)(xing)狀，在微(wei)(wei)(wei)(wei)流體流動的(de)(de)情況下，產生(sheng)的(de)(de)球狀體可(ke)以釋放出(chu)來(lai)，以便進(jin)行進(jin)一步(bu)表征。微(wei)(wei)(wei)(wei)流體平臺(tai)中(zhong)微(wei)(wei)(wei)(wei)孔的(de)(de)深度(du)和橫(heng)截面形(xing)(xing)狀由紫(zi)(zi)外(wai)線照(zhao)射劑量(liang)控制，隨著紫(zi)(zi)外(wai)線劑量(liang)的(de)(de)增加(jia)，微(wei)(wei)(wei)(wei)孔截面形(xing)(xing)狀會從(cong)矩(ju)形(xing)(xing)變(bian)成(cheng)圓形(xing)(xing)（如圖(tu)2）。

　　圖2微流體平臺微孔研究

　　接著，研究(jiu)人員(yuan)對微流體(ti)(ti)裝置上的(de)(de)細胞(bao)進(jin)行表征，通(tong)(tong)過阻抗譜測定出二維和(he)三(san)維細胞(bao)培(pei)養之間存(cun)在(zai)有效隔(ge)離(li)。在(zai)二維細胞(bao)培(pei)養上，通(tong)(tong)過金(jin)電極匯集(ji)細胞(bao)在(zai)電極附近聚集(ji)，在(zai)20分(fen)鐘(zhong)內達到了(le)大約80％的(de)(de)匯集(ji)度。通(tong)(tong)過將肝細胞(bao)接種到微流體(ti)(ti)裝置微孔(kong)中，驗證了(le)三(san)維培(pei)養細胞(bao)微球體(ti)(ti)的(de)(de)可行性(xing)（如圖3）。

　　圖3三維培養細胞微球體檢測

　　最(zui)后，研究人(ren)員驗(yan)證微(wei)(wei)流(liu)體(ti)裝(zhuang)置對(dui)藥(yao)物篩選的(de)(de)可(ke)靠性，通過添加(jia)抗(kang)癌藥(yao)物紫(zi)(zi)杉醇(chun)(chun)，檢(jian)查藥(yao)物對(dui)并行二(er)維(wei)和(he)(he)三(san)維(wei)肝細(xi)胞(bao)培(pei)養(yang)(yang)的(de)(de)影(ying)響。紫(zi)(zi)杉醇(chun)(chun)通過與β-微(wei)(wei)管蛋白結(jie)(jie)合(he)而導致細(xi)胞(bao)周期停(ting)(ting)滯(zhi)到(dao)G2/M期，進而導致細(xi)胞(bao)核變(bian)形和(he)(he)生(sheng)長(chang)停(ting)(ting)滯(zhi)。結(jie)(jie)果(guo)表明(ming)，在(zai)二(er)維(wei)培(pei)養(yang)(yang)中，暴(bao)露(lu)在(zai)高劑量(liang)紫(zi)(zi)杉醇(chun)(chun)中的(de)(de)細(xi)胞(bao)有(you)74.6±10.3％停(ting)(ting)止在(zai)G2/M期；暴(bao)露(lu)在(zai)低(di)劑量(liang)紫(zi)(zi)杉醇(chun)(chun)中的(de)(de)細(xi)胞(bao)有(you)90.2±0.8％細(xi)胞(bao)停(ting)(ting)止在(zai)G2/M期，該結(jie)(jie)果(guo)與以前的(de)(de)文獻(xian)非常吻合(he)。在(zai)三(san)維(wei)培(pei)養(yang)(yang)中，暴(bao)露(lu)在(zai)高劑量(liang)紫(zi)(zi)杉醇(chun)(chun)中的(de)(de)微(wei)(wei)球體(ti)直徑(jing)(jing)由104±8μm變(bian)為99±14μm；暴(bao)露(lu)在(zai)低(di)劑量(liang)紫(zi)(zi)杉醇(chun)(chun)中的(de)(de)微(wei)(wei)球體(ti)直徑(jing)(jing)由114±14μm變(bian)為118±12μm，沒有(you)明(ming)顯差(cha)異。此外，釋(shi)放(fang)球體(ti)后通過片外光學顯微(wei)(wei)鏡觀(guan)察到(dao)了球體(ti)大小，形狀(zhuang)和(he)(he)核形態的(de)(de)明(ming)顯變(bian)化（如(ru)圖4）。

　　圖4驗證并行細胞培養裝置

　　在(zai)這(zhe)(zhe)項(xiang)研(yan)究(jiu)中，研(yan)究(jiu)人員建立并(bing)驗證了用于(yu)同時培養二(er)維(wei)(wei)(wei)細(xi)胞(bao)單(dan)層(ceng)和(he)(he)三(san)維(wei)(wei)(wei)細(xi)胞(bao)球體(ti)(ti)的(de)(de)(de)微(wei)流體(ti)(ti)裝(zhuang)置。從藥物篩選的(de)(de)(de)角度來(lai)看(kan)，最關鍵的(de)(de)(de)是能(neng)(neng)否(fou)以(yi)可(ke)重現的(de)(de)(de)方式(shi)培養小的(de)(de)(de)均勻球狀體(ti)(ti)，并(bing)釋放出球狀體(ti)(ti)，以(yi)便在(zai)暴露于(yu)藥物后的(de)(de)(de)細(xi)胞(bao)進(jin)行(xing)進(jin)一步分析。在(zai)單(dan)個(ge)光刻步驟中創建圓形微(wei)結(jie)構以(yi)及隨后進(jin)行(xing)表(biao)面功能(neng)(neng)化，制作出能(neng)(neng)夠在(zai)微(wei)流體(ti)(ti)流動情況下進(jin)行(xing)三(san)維(wei)(wei)(wei)細(xi)胞(bao)球體(ti)(ti)培養的(de)(de)(de)U型微(wei)孔。改性陶瓷材料的(de)(de)(de)固有(you)表(biao)面特性能(neng)(neng)夠滿(man)足細(xi)胞(bao)和(he)(he)金(jin)屬的(de)(de)(de)牢(lao)固粘(zhan)附(fu)，這(zhe)(zhe)有(you)助于(yu)實(shi)施二(er)維(wei)(wei)(wei)細(xi)胞(bao)單(dan)層(ceng)培養，并(bing)借(jie)助阻抗譜(pu)（通(tong)過集成(cheng)電(dian)極）對未修飾(shi)的(de)(de)(de)平面部件進(jin)行(xing)無創監測。總(zong)的(de)(de)(de)來(lai)說，這(zhe)(zhe)項(xiang)技術(shu)可(ke)全面評估藥物在(zai)二(er)維(wei)(wei)(wei)和(he)(he)三(san)維(wei)(wei)(wei)結(jie)構中對細(xi)胞(bao)的(de)(de)(de)影響(xiang)。

　　ATA-7050高壓放大器

　　帶(dai)寬(kuan)：（-3dB）DC~5kHz

　　電壓：10kVp-p（±5kVp）

　　電流：20mAp

　　功(gong)率：100Wp

　　壓擺率：≥111V/μs

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