哈喽~大家好~今天AigtekJN江南sports电子给大家分享的是，高压放大器在有关眼部黄斑病变研究，及微流控技术应用中的实验案例。据估计，视力丧失和失明影响着全球约3.14亿人。为了研究疾病机制和开发新的治疗策略，真实模拟人眼组织的实验模型是必不可少的。外血视网膜屏障(outer blood–retinal barrier，oBRB)是开发新模型系统的关键眼结构之一，因为它参与了各种视觉疾病的病理生理学。其中年龄相关性黄斑变性(age-related macular degeneration，AMD)是外血视网膜屏障的关键组织功能障碍的结果，而氧化应激导致活性氧的积累(reactive oxygen species，ROS)是导致年龄相关性黄斑变性的一个关键因素。

　　为了更好地了解年龄相关性黄斑变性的病理生理学，需要建立便于观察组织形态学变化、便于操作实验条件的实验模型。器官芯片设备被证明是很有前途的疾病模型。最近，人们报道了多种人体视网膜外层器官芯片模型。然而，由于这些模型依赖于内皮细胞自组织形成微血管网络，研究人员对三维血管几何形状的控制有限。

　　近期，荷兰特文特大学技术医学中心的AndriesD.vanderMeer教授团队报道了一种oBRB的微流控器官芯片模型，该模型包含一层人永生化视网膜色素上皮和一根由半透膜分隔的人内皮细胞微血管。

　　芯片内的三维血管结构通过光学相干断层扫描技术(opticalcoherencetomography,OCT)进行成像:这是一种常规应用于眼科的医学成像技术,血管直径和密度的差异可以很容易地检测到。在用过氧化氢(H2O2)处理诱导氧化应激后，通过使用荧光示踪的动态分析观察到屏障通透性的剂量依赖性增加，类似于临床使用的荧光血管造影(fluorescence-basedangiography,FA)。oBRB的这种器官芯片将允许未来利用体外临床相关设备研究复杂的疾病机制以及进行视觉障碍的治疗。

　　如图一所示，作者目标是在一个器官芯片模型中模拟视网膜外膜的组织。芯片被设计成由聚酯多孔膜分隔的两个隔间(图1A)，类似于视网膜色素上皮和视网膜下脉络膜的层状结构。在微通道中，作者使用微图案法在I型胶原水凝胶中创建了一个具有明确几何形状的微血管通道（图1B）。之后引入HUVECs和ARPE-19并共培养72小时。共培养后对细胞进行肌动蛋白细胞骨架和细胞核染色，共聚焦显微镜检查发现细胞分布均匀，表明细胞层连续连接(图1C)。为了确认这些特定的细胞类型，作者分别对ARPE-19和HUVECs进行了细胞-细胞粘附分子ZO-1和VE-cadherin的荧光染色(图1C)。亚细胞定位与预期的一样，各自的蛋白质定位在细胞连接处。

　　在眼科，荧光血管造影通常用于评估眼部循环(例如脉络膜血管的液体渗漏)，以及发现其他方法无法检测到的血管缺陷。因此，许多年龄相关性黄斑变性的临床试验都依赖荧光血管造影来评估治疗效果。荧光血管造影是将荧光素这样的荧光示踪剂进行静脉注射，然后在血液循环中流动，在几秒钟内通过脉络膜微血管内的荧光成像可见，随后染料逐渐从血液循环系统中消失。如果存在视网膜血管缺损或视网膜色素上皮缺损，染料会填充病变的细胞间隙并长时间保留。在血管造影晚期残留的高荧光是屏障组织损伤的临床指征。

　　在本研究中，作者将荧光血管造影技术和微流控芯片技术相结合来检查过氧化氢浓度对共培养模型中细胞连接的的影响。在约34s-1的剪切速率下，将共培养的芯片于0、800μM和10mMH2O2中分别培养1、2和5天。之后将荧光标记的右旋糖酐引入到微血管中，将荧光染料灌注系统几分钟后向微血管中灌注对照介质以清除系统中的荧光染料，随后检查微血管中高荧光迹象。

　　作者利用荧光强度的数据计算了内皮单层膜的通透性。结果显示，为处理组的组别保持了屏障功能。此外，800μM的处理在较短的暴露时间(1天)中没有对屏障造成明显的损害。然而，显著的损害发生在2和5天的H2O2暴露。作为阳性对照，作者使用10mm的高浓度H2O2，在暴露1、2、5天后也对细胞屏障造成了明显的损伤。

　　作为对比，作者之后在常规培养系统中对HUVECs进行不同浓度的H2O2处理，以探索氧化应激导致细胞内皮功能障碍的相关条件。与器官芯片模型不同，在800μM的浓度下处理HUVECs并未观察到明显的损伤。

　　随后作者在器官芯片模型仅进行了HUVECs的培养并在800μM的浓度下处理HUVECs5天。实验结果显示在ARPE-19层缺失的情况下，屏蔽功能丧失更加严重，在H2O2处理后染料直接向培养室形成大量渗漏。

　　在眼科，光学相干断层扫描技术是评估视网膜组织层结构的一种方法。因为它是一种非侵入性的读出器并且允许在体内成像，成为了年龄相关性黄斑变性治疗后诊断和随访的常规工具。为了探究视网膜外组织器官芯片模型是否与光学相干断层扫描技术兼容以及表征使用光学相干断层扫描技术作为读出器的灵敏度，作者首先使用它来测量不同尺寸的微血管。结果显示通过光学相干断层扫描技术测量的平均直径与预期直径大小。光学相干断层扫描技术还可用于进行血管质量分析，结果显示较大尺寸的微血管中质量良好的微血管数量更多。总体来说，光学相干断层扫描技术可以用于器官芯片设备中微血管的可视化，并且具有足够高的分辨率。不仅可以检测到大的结构缺陷，还可以检测到生理尺寸的微血管和空洞。

　　ATA-2042高压放大器

　　带宽：（-3dB）DC~500kHz

　　电压：400Vp-p（±200Vp）

　　电流：100mAp

　　功率：20Wp

　　压摆率：≥445V/μs

　　可程控

　　以上结果表面，该研究中建立的具有组织通透性和血管结构的外血视网膜屏障微流控器官芯片模型可整合于临床相关的仪器设备，将有力地促进未来体外研究结果与患者数据的并排比较。在精准医疗的背景下，为年龄相关性黄斑变性治疗后诊断提供了潜在治疗方案。

PS：本实验内容来自荷兰特文特大学技术医学中心的Andries D. van der Meer教授团队在Lab on a chip杂志上发表题为“Microfluidic organ-on-a-chip model ofthe outer blood–retinal barrier with clinically relevant readouts for tissue permeability and vascular structure”的文章。

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