微流控芯片在細(xì)胞培養(yǎng)上的研究應(yīng)用

細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，一切有機(jī)體(除病毒外)都由細(xì)胞構(gòu)成，對細(xì)胞的深入研究是揭開生命奧秘和治療疾病的關(guān)鍵所在。

細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)在過去的很長一段時(shí)間內(nèi)都沒有很大的進(jìn)展,微流控技術(shù)的發(fā)展為細(xì)胞生物學(xué)的研究帶來了巨大的機(jī)遇。微流控芯片的通道尺寸和細(xì)胞的尺寸十分匹配，微流控芯片的諸多優(yōu)勢使之成為生物學(xué)技術(shù)極富吸引力的平臺。其中，微流控技術(shù)最關(guān)鍵之處在于能夠在相對空間和時(shí)間尺度對細(xì)胞的微環(huán)境進(jìn)行調(diào)控。

傳統(tǒng)體外細(xì)胞培養(yǎng)難以滿足實(shí)驗(yàn)要求

在傳統(tǒng)的體外細(xì)胞培養(yǎng)中，細(xì)胞多為貼壁和二維生長，由于離體后的細(xì)胞失去了神經(jīng)體液的調(diào)節(jié)和細(xì)胞之間的相互作用,而且處于相對靜止的環(huán)境中，所以細(xì)胞除了增殖外并沒有像在體內(nèi)那樣發(fā)揮其作用，也不能真實(shí)反映其在體內(nèi)的生存情況。微流控芯片可以精確控制物質(zhì)濃度、溶液溫度和pH值等細(xì)胞微環(huán)境要素；提供微小和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)來模擬細(xì)胞在體內(nèi)的生存環(huán)境。

微流控芯片細(xì)胞培養(yǎng)將成為重要手段 

在微流控芯片上可以進(jìn)行肝、肺細(xì)胞和組織培養(yǎng),構(gòu)建體外毒理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ�。除此之外，微流控芯片還可以用于干細(xì)胞和癌細(xì)胞的培養(yǎng)。由于干細(xì)胞生活在復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物因素下，傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法不能很好地模擬其生理環(huán)境,并受到各種限制，而微流控芯片技術(shù)可以更好地模擬干細(xì)胞在體內(nèi)復(fù)雜的生活環(huán)境，以高通量和可變方式精確控制各種參數(shù)。癌細(xì)胞最大的特點(diǎn)是侵襲和轉(zhuǎn)移，利用微流控芯片可以模擬癌細(xì)胞滲入血管、在血管內(nèi)隨血液循環(huán)流動、滲出血管和遷移到靶組織等一系列過程。由此可見，采用微流控芯片來培養(yǎng)細(xì)胞將成為細(xì)胞生物學(xué)研究的一個(gè)重要手段。

organs-on-chips（人體器官芯片） 

Wyss研究所使用了制作計(jì)算機(jī)芯片的技術(shù)，將活的人體器官細(xì)胞植入到芯片上，同時(shí)芯片可以模擬細(xì)胞在人體內(nèi)的環(huán)境，這種芯片叫做organs-on-chips（人體器官芯片）。

由此可見，微流控芯片不僅可以模仿細(xì)胞成長的體內(nèi)環(huán)境，未來還將模擬人體完整器官從而減少對動物試驗(yàn)對象的依賴，減少開發(fā)藥物的時(shí)間和成本。