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开发仿生芯片肺平台：在入口和出口处使用Presens残氧仪 SensorPlugs 进行氧气传输测量
2022/05/08 15:36
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方案摘要：
产品配置单：
德国Presens 残氧仪 OXY-1 SMA
型号： OXY-1 SMA
产地： 德国
品牌： PreSens
¥8888
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新型“SensorPlugs 专为微流体和微流体应用而设计
型号： SensorPlugs
产地： 德国
品牌： PreSens
¥1000
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奇宜 读卡器 其他元素分析仪配件
型号：
产地：
品牌： 奇宜
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方案详情：
该开发仿生芯片肺平台：在入口和出口处使用Presens残氧仪 SensorPlugs 进行氧气传输测量
项目的目标是为组织工程和专门用于疾病病理学研究提供仿生片上肺平台。我们首先在 3D 肺模型中建立了长期培养，并在我们的模型中测量了穿过多孔膜的氧气转移和流体过滤的基线值，这两者都已知会受到体内病毒感染的影响。为了测量氧气传输，我们使用 PreSens 的光学氧气传感器直接放置在支架入口和出口的流体灌注路径中。使用这种设置，我们已经证明，当通过气体交换表面积标准化时，我们的片上肺模型实现了与商业氧合器中看到的相似的氧气转移率。
当前的 COVID-19 大流行凸显了对普遍可用、简单、负担得起、可扩展且与生理相关的平台的迫切需求，以研究病毒感染对人肺的影响。越来越多的证据表明，异常和适应不良的免疫反应，而不是病毒复制，会导致重症患者出现急性肺损伤。鉴于临床结果的异质性，一些患者可能会产生保护性免疫反应，而另一些则可能是有害的；因此，任何减轻免疫系统损伤作用的潜在疗法都需要个体化。为了了解和调节对 SARS-CoV-2 的免疫反应，
迄今为止，还没有模型可以准确地概括远端肺组织的功能单元。现有的片上肺模型包含嵌入在聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 等非生物材料中的微流体通道网络，可能无法准确概括细胞-细胞外基质相互作用、生理流动曲线、间质液转移和氧气转移见于天然组织。此外，非生物材料容易形成血栓和结垢，因此可能无法有效研究需要数天或数周培养的延长孵育时间的病原体。
在 IVIVA，我们利用包括 3D 打印和薄膜制造在内的多种技术开发了一种全生物支架，该支架具有嵌入的血管和气道网络，由薄（约 5 µm）多孔明胶膜隔开。细胞可以接种在膜的相对两侧并保持在气-液界面培养中。在初步实验中，我们已经确认在我们的 3D 支架中植入了各种细胞，并维持了超过 21 天的培养。我们假设生理相关的生物支架将能够研究病毒感染对肺组织的直接影响以及免疫后遗症，并能够评估治疗干预。
我们的第一个目标是开发我们的片上肺模型，并为无细胞模型中的氧气转移和液体过滤建立功能基线指标。接下来将在我们的支架中重复这些测量，这些支架分别在血管和气道隔室中接种了内皮细胞和肺泡上皮细胞。通过首先建立脱细胞支架中氧转移的功能基线测量，我们可以测量细胞的影响并与已知的生理值进行比较。然后，我们将在系统中引入一种表征良好的扰动，即细菌脂多糖 (LPS)，并测量其对气体转移的影响，以验证我们的模型。
材料与方法
首先，我们生成了定义成分的基底膜，其厚度控制在大约。5 µm（图 1a，b）。通过使用 F127 作为牺牲性致孔剂，我们创造了 0.1 - 4 µm 的孔，类似于在人类支气管基底膜中观察到的孔（图 1c，d）。
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