一种基于多层结构的模块化微流控系统,可产生大规模可灌注的微血管网络。

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:12
文章英文标题
A modular microfluidic system based on a multilayered configuration to generate large-scale perfusable microvascular networks.
正文
循环系统的血管网在维持人体稳态中起着至关重要的作用。本文研制了一种新型的具有垂直两层构型的模块化微流控系统,用于体外产生大规模的灌注微血管网络。两层聚二甲基硅氧烷( PDMS )构型使得组织腔和介质通道不仅可以独立设计和制造,而且可以相应地对齐和粘接。该方法可以产生具有高度灵活性和可扩展性的模块化微流控系统,以设计一个具有多个灌注高密度血管化组织的集成平台。介质通道设计成菱形,制作成半封闭,在垂直方向形成毛细管爆裂阀,作为介质通道与组织腔的界面。采用不同的组织腔和介质通道组合,成功地实现了垂直界面的血管生成和吻合。根据血管长度和密度,生成并量化了各种大型微血管网络。灌注的70 kDa FITC-葡聚糖的微小渗漏证实了微血管网络的管腔化以及不同结构层微血管网络与介质通道之间形成紧密的垂直互联。该平台使培养具有高密度和可伸缩性的互联、大规模灌注的血管化组织网络,可用于广泛的多器官片上应用,包括基础生物学研究和药物筛选。
文章内容(英文)
The vascular network of the circulatory system plays a vital role in maintaining homeostasis in the human body. In this paper, a novel modular microfluidic system with a vertical two-layered configuration is developed to generate large-scale perfused microvascular networks in vitro. The two-layer polydimethylsiloxane (PDMS) configuration allows the tissue chambers and medium channels not only to be designed and fabricated independently but also to be aligned and bonded accordingly. This method can produce a modular microfluidic system that has high flexibility and scalability to design an integrated platform with multiple perfused vascularized tissues with high densities. The medium channel was designed with a rhombic shape and fabricated to be semiclosed to form a capillary burst valve in the vertical direction, serving as the interface between the medium channels and tissue chambers. Angiogenesis and anastomosis at the vertical interface were successfully achieved by using different combinations of tissue chambers and medium channels. Various large-scale microvascular networks were generated and quantified in terms of vessel length and density. Minimal leakage of the perfused 70-kDa FITC-dextran confirmed the lumenization of the microvascular networks and the formation of tight vertical interconnections between the microvascular networks and medium channels in different structural layers. This platform enables the culturing of interconnected, large-scale perfused vascularized tissue networks with high density and scalability for a wide range of multiorgan-on-a-chip applications, including basic biological studies and drug screening.
来源出处
Journal|[J]Microsystems & NanoengineeringVolume 7, 2021. PP 4-4
DOI
https://doi.org/10.1038/S41378-020-00229-8

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