VenaFlux微流控芯片在人體血管研究中的應用

一、 背景

人體循環系統包含許多不同類型的血管，它們將血細胞、營養物質、氧氣、二氧化碳和激素等輸送到身體的各個部位。血管也在血栓、炎癥、粥樣硬化等疾病中起重要作用。隨著微流控技術的發展，越來越多的研究者嘗試在體外模擬人體血管以進行相關疾病的機制和藥物研究。VenaFlux平臺是Cellix專門針對血管研究提出的一套微流控集成系統，包含Starter、Pro和Elite版本。本文將簡要介紹該平臺應用于人體血管研究的工作原理及應用領域。

二、 VenaFlux的工作原理

VenaFlux是如何模擬人體血管的呢？

血液在流動的過程中，血液施加在血管壁的力被稱為剪切應力，以力-面積單位（通常為dyne/cm²）表示，不同血管中的剪切應力不同。Vena8 Fluoro+ 和Vena8 Endothelial+ 生物芯片的微通道類似于動脈、靜脈和毛細血管，有助于研究者在體外剪切應力下研究血液和凝血因子的作用。

為了模擬體內的生理剪切應力，Cellix利用精密的微流體Mirus Evo泵和ExiGo泵以恒定或可變剪切應力將細胞樣本或全血輸送到Vena8 Fluoro+或Vena8 Endothelial+生物芯片的微通道中。

生物芯片被放置在溫度可控的微環境室中以模擬生理條件。這個微環境室位于帶有數碼相機的倒置顯微鏡的平臺上，顯微鏡和攝像頭進行自動圖像/視頻采集。

Image Pro Premier是一款細胞分析軟件程序，可以分析顯微鏡和數碼相機拍攝的圖像。利用這款軟件，可以測量出芯片中單個血栓或聚集體的數目、還可以用于分析白細胞滾動速度、粘附與遷移等。以下為部分研究示例：

使用Image Pro Premie分析Vena8 Fluoro+生物芯片的纖維狀膠原涂層微管上的血栓形成

使用Image Pro Premier分析THP-1細胞在Vena8 Fluoro+芯片的VCAM涂層微管上的粘附

使用Image Pro Premier分析Vena8 Fluoro+芯片的E-選擇素涂層微管上的THP-1細胞滾動速度

三、 VenaFlux的應用領域

血栓：

常在人體中，當血管受損傷時，為了防止大量出血，血小板和纖維蛋白會形成血凝塊。然而有時候即使血管沒有受損傷時依然會形成血栓，這引起了研究者對于血栓形成機制及防治的興趣。血栓的形成是一個多步驟過程：包括血小板粘附、激活和血小板聚集等。要想研究血小板的粘附、聚集和血栓形成，就必須要在剪切流動的條件下進行。

炎癥：

一般來說，經典的三步白細胞吸附級聯包括細胞滾動、細胞粘附和細胞遷移。細胞滾動是選擇素介導的滾動，E-選擇素識別并以與某些白細胞表面蛋白上存在的受體結合，導致細胞沿著血管的內皮表面滾動。隨著炎癥反應的進行，受損組織釋放的趨化因子進入血管并激活滾動的白細胞，這些白細胞與內皮表面緊密結合，細胞粘附是遷移到炎癥組織之前的重要步驟。細胞遷移是細胞在接收到遷移信號或感受到某些物質的梯度后而產生的移動。

動脈粥樣硬化：

由于斑塊（脂肪沉積物）的積聚而導致的動脈變窄，動脈粥樣硬化是最常見的心血管疾病之一，可導致包括中風或冠狀動脈疾病等許多疾病。

四、 VenaFlux多版本介紹

     VenaFlux Starter：裝有VenaFluxAssay軟件的PC通過USB連接到Mirus Evo泵。Mirus Evo泵管套件將Mirus Evo泵連接到MultiFlow8，MultiFlow8通過連接管連接到生物芯片。生物芯片放置在顯微鏡載物臺上的微環境室中（VenaFlux Starter不包含顯微鏡）。

VenaFlux Pro：在Starter配件的基礎上，搭配Axio Vert A1顯微鏡和數碼相機，工作程序如下圖所示：

VenaFlux Elite：在Starter配件的基礎上，搭配Axio Observer7顯微鏡和數碼相機。產品實物圖如圖：

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