细胞外基质

聚二甲基硅氧烷( PDMS )是一种有机硅聚合物，目前主要应用于人体的片上器官微生理系统。PDMS制成的微流控通道的疏水表面往往造成细胞外基质( ECM )的粘附不良以及细胞的附着。在PDMS基器件中通过等离子体或UV /臭氧处理的表面改性，产生了亲水的表面，允许健壮的ECM涂层和人肠道永生化细胞系的可重复性附着。然而，这些表面活化方法在形成活检来源的原代器官样上皮单层方面并没有成功。现有的几种在PDMS微通道中生长人肠类器官样细胞的方法由于信息有限，并不总是可重复操作的。在这里，我们报告了一种优化的方法，可以使肠道器官样上皮牢固和可重复性地附着在PDMS芯片上的肠道。在已报道的几种方法中，我们优化了一种通过聚乙烯亚胺表面功能化再通过戊二醛交联活化PDMS表面的方法。而且，我们发现，后功能化步骤有助于提供均匀的ECM沉积，使游离的肠类器官上皮在PDMS基微器件中产生牢固的附着。我们设想，我们的优化方案可能传播一种有利的方法，以促进将人类有机基因型文化融入到芯片上的人体器官中，用于针对病人的疾病建模。

聚二甲基硅氧烷( PDMS )是一种有机硅聚合物，目前主要应用于人体的片上器官微生理系统。PDMS制成的微流控通道的疏水表面往往造成细胞外基质( ECM )的粘附不良以及细胞的附着。在PDMS基器件中通过等离子体或UV /臭氧处理的表面改性，产生了亲水的表面，允许健壮的ECM涂层和人肠道永生化细胞系的可重复性附着。然而，这些表面活化方法在形成活检来源的原代器官样上皮单层方面并没有成功。现有的几种在PDMS微通道中生长人肠类器官样细胞的方法由于信息有限，并不总是可重复操作的。在这里，我们报告了一种优化的方法，可以使肠道器官样上皮牢固和可重复性地附着在PDMS芯片上的肠道。在已报道的几种方法中，我们优化了一种通过聚乙烯亚胺表面功能化再通过戊二醛交联活化PDMS表面的方法。而且，我们发现，后功能化步骤有助于提供均匀的ECM沉积，使游离的肠类器官上皮在PDMS基微器件中产生牢固的附着。我们设想，我们的优化方案可能传播一种有利的方法，以促进将人类有机基因型文化融入到芯片上的人体器官中，用于针对病人的疾病建模。

生物活性表面和材料在多种组织工程应用中显示出巨大潜力，但往往难以完全模拟复杂的身体系统。细胞外基质( ECM )是所有组织中重要的生物活性成分，最近被确定为一种潜在的溶液，可与生物材料结合使用。在组织工程中，ECM可以通过使用对再生过程至关重要的生化和生物力学线索，在各种应用中得到应用。然而，维持天然细胞分泌的ECM的维度、空间取向和蛋白质组成的可行解决方案在组织工程中仍然具有挑战性。因此，本工作采用软光刻技术制造了具有三维性质的微图形化聚二甲基硅氧烷( PDMS )基底，以控制细胞的黏附和对准。细胞排列在微图案的PDMS上，分泌和组装ECM，并脱细胞产生排列的基质生物材料。与对照组相比，接种到去细胞化、模式化ECM上的细胞表现出高度的排列和沿模式迁移。这项工作开始为阐明天然细胞分泌的ECM在指导细胞功能方面的巨大潜力奠定基础，并为将天然生物活性成分纳入新兴的组织工程技术提供进一步指导。

用于制作片上器官( OOC )应用的微流控芯片的表面修饰往往是一个耗时的过程，涉及芯片清洗、紫外( UV )曝光、蒸汽灭菌等。本文报道了一种简单、快速、经济的方法，利用标准生物安全柜内的紫外光，在微流控芯片上一步实现儿茶酚胺材料的光引发聚合和图形化。聚二甲基硅氧烷( PDMS )微流控器件中填充多巴胺和去甲肾上腺素单体，然后在紫外光照射下引发材料的聚合，为OOC的应用创造了一个高度可行的表面。我们考察了这些紫外光引发的表面涂层用于制造3种不同的OOCs的性能，微流控芯片通过3种不同的方式进行键合和修饰：1 )常规的氧等离子体键合微流控芯片填充单体溶液，然后暴露在紫外光下对表面进行修饰(等离子体键合，聚合物包复)；2 )流体层和玻璃基底均暴露在紫外光下对功能层进行包复，同时允许黏合蛋白将这2块结合在一起(紫外光键合，聚合物包复)；3 )通过掩膜将紫外光投射到聚二甲基硅氧烷( PDMS )基底上，形成流体壁微流控通道(投影包复)。3种技术中在紫外光照射聚合物涂层表面接种的Cath . a . differential ( CAD )细胞表现出明显的高细胞活力、细胞黏附、增殖、基因表达，与未涂层PDMS相比保留了功能性。UV引发的表面改性技术使用了一种极简的方法，使用较少的设备和现有的基础设施，如生物安全柜，来创建一个功能性的OOC。

促进血管生成对于组织修复治疗的成功和组织工程结构的命运至关重要。尽管许多生化信号分子已经被使用，但已知其在体内的生物学功能有限，主要是由于其寿命短，活性差。除了生化信号之外，基质(或工程生物材料)在刺激血管生成过程中起着关键作用。在这里，我们讨论了修复和再生各种组织，包括皮肤、骨、肌肉和神经所采取的促血管生成的努力，重点讨论了工程基质的作用。这包括孔结构和理化性质的设计(纳米拓扑、刚度、化学和可降解性)、基质的剪裁以恰当地呈现生长因子及其与黏附配体的串扰、血管生成分子和金属离子的控制和持续传递、细胞工程和预血管化组织的构建等。总体而言，材料驱动的策略是调整细胞和组织微环境，通过基质线索和适当呈现或传递信号分子和细胞，血管生成事件可以得到明显的青睐。

目标\n不同血管床来源的内皮细胞预适应对组织工程的再内皮化和植入具有潜在价值。了解基底硬度和组成如何影响组织特异性细胞对剪切应力的反应将有助于成功地将工程组织内皮化。我们开发了一个测试生物力学和生化刺激的平台。\n\n\n方法\n一种新型聚二甲基硅氧烷平行板流室，可将层流剪切应力为2 dynes / cm2，持续12 小时应用于培养在心肺来源细胞外基质上的微血管的心肺内皮细胞。细胞光学成像用于定量细胞排列的变化。采用流式细胞仪分析整合素表达情况。\n\n\n结果\n流体剪切应力的施加使聚苯乙烯表面的心脏内皮细胞和聚二甲基硅氧烷表面的肺内皮细胞排列最紧密。这导致肺内皮细胞伸长，两种细胞类型施加剪切应力后αv和β3整合素表达均下降。\n\n\n结论\n基底刚度在调节组织特异性内皮对剪切应力的反应中发挥重要作用，这可能是由于基底自身微环境的差异所致。此外，心脏和肺内皮细胞对剪切应力的反应受所用涂层类型的显著调控。

近十年来，微流控芯片上肠模型作为研究健康和疾病中肠道功能的新平台不断出现。这些微生理系统以机械线索的形式或通过多种细胞类型和/或肠道微生物素的掺入，增加了微环境背景，从而更好地反映了肠道的结构和生理。本文综述了目前的芯片上肠模型，区分了基于细胞或类器官的模型和应用体外组织活检的模型，以及芯片上肠模型在研究宿主-微生物相互作用和肠道疾病方面的进展和需要克服的障碍。