用于類器官/器官芯片的便攜式微流控自動(dòng)灌流系統(tǒng)開發(fā)

類器官技術(shù)是近年發(fā)展的前沿生物技術(shù)，是一種三維（3D）細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，能夠模擬真實(shí)器官的細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與基質(zhì)之間的相互作用，以及其解剖學(xué)甚至功能特征。器官芯片技術(shù)，是一種微流控芯片上的人體器官微生理系統(tǒng)，通過引導(dǎo)和操縱微量的溶液，可以創(chuàng)建包含一個(gè)或多個(gè)組織特定功能的環(huán)境。簡(jiǎn)單而言，兩者都是人體生理和疾病的有效模擬者，類器官更偏向生物學(xué)，而器官芯片則是一種典型的生物工程交叉前沿技術(shù)。

細(xì)胞培養(yǎng)是類器官/器官芯片技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它的核心思想是將細(xì)胞培養(yǎng)與微流控技術(shù)相結(jié)合，通過微通道和微流體操縱技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞的高度精確地控制和監(jiān)測(cè)。這使得研究人員可以在非常小的尺度上進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，以模擬更自然的生理環(huán)境。

近期，瞬知科技面向國(guó)內(nèi)外類器官/器官芯片應(yīng)用，推出全球最小、可放置到細(xì)胞培養(yǎng)箱的便攜式微流控自動(dòng)灌流系統(tǒng)MPC2，可用于多種類器官/器官芯片模型，兼容幾乎所有類型的器官芯片，灌注和循環(huán)等培養(yǎng)操作均可自動(dòng)化完成。半個(gè)巴掌大的MPC2，重量不到130 g，40 cm × 40 cm的細(xì)胞培養(yǎng)箱最多可以放下個(gè)20個(gè)MPC2，可輕松從細(xì)胞培養(yǎng)箱轉(zhuǎn)移至顯微鏡下做細(xì)胞成像或細(xì)胞分析。此外，該系統(tǒng)自帶2節(jié)5號(hào)電池，續(xù)航長(zhǎng)達(dá)120小時(shí)，可以支持PC客戶端等遠(yuǎn)程控制，從而支持完成大部分的器官培養(yǎng)，適合對(duì)器官培養(yǎng)自動(dòng)化和重復(fù)性有要求的研究人員，尤其適合需要將整個(gè)培養(yǎng)裝置放入培養(yǎng)箱減少環(huán)境污染的研究人員。

瞬知便攜式微流控自動(dòng)灌流系統(tǒng)MPC2，基于瞬知科技屢獲殊榮、屢受考驗(yàn)的微流控MEMS芯片泵技術(shù)，可優(yōu)化和設(shè)置細(xì)胞培養(yǎng)流程，以滿足對(duì)特定細(xì)胞類型培養(yǎng)的輸注速率需求。全套便攜式自動(dòng)灌流系統(tǒng)可置于細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)保持一致且可控的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)飼養(yǎng)細(xì)胞、清除廢棄物和培養(yǎng)液循環(huán)利用等關(guān)鍵流程自動(dòng)化直至收獲目標(biāo)細(xì)胞。其創(chuàng)新的微流控MEMS芯片泵技術(shù)，可程序控制智能調(diào)節(jié)線性流速，適合CHO、293、NK、T細(xì)胞等的高密度培養(yǎng)，同時(shí)MPC2能夠快速輕松地在3D組織模擬物中自動(dòng)化控制微流體，用于長(zhǎng)期細(xì)胞培養(yǎng)，產(chǎn)生信息豐富的分析。

圖1MPC2在類器官/器官芯片細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

總而言之，瞬知便攜式微流控自動(dòng)灌流系統(tǒng)MPC2具有以下產(chǎn)品特點(diǎn)：

（1）便攜式：半個(gè)巴掌大?。?5mm × 76mm × 25 mm），可單手持有，便于攜帶，適合安裝在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室空間，包括較小的工作臺(tái)空間；

（2）減少污染：MPC2和細(xì)胞培養(yǎng)載具可完全置于標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞培養(yǎng)箱，無外接管線，減少細(xì)菌污染。不需購(gòu)買特殊儀器設(shè)備；

（3）超長(zhǎng)續(xù)航：內(nèi)置2節(jié)5號(hào)干電池，支持120小時(shí)超長(zhǎng)續(xù)航灌流（1 mL/H）；

（4）輸注精度高（0.5%），支持超寬輸注范圍（0.5μL/H ~ 10 mL/H）；

（5）可以快速安裝：不像其他復(fù)雜的體系，MPC2可在幾分鐘內(nèi)安裝好；

（6）開放的灌流系統(tǒng)：允許技術(shù)人員和科學(xué)家在細(xì)胞培養(yǎng)過程中利用開放的灌流系統(tǒng)進(jìn)行加藥、取樣和監(jiān)測(cè)分析；

（7）允許并行分析：MPC2設(shè)備和耗材支持使用微流體將兩個(gè)或多個(gè)組織系統(tǒng)連接起來的使用案例，這類實(shí)驗(yàn)提供了非常有價(jià)值的數(shù)據(jù)，可揭示多個(gè)器官如何相互作用和對(duì)刺激的反應(yīng)；

（8）編程灌注：可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制微流體，提供全天候細(xì)胞培養(yǎng)。液體流量可以編程，使可進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，模擬動(dòng)態(tài)生物學(xué)過程以及藥代動(dòng)力學(xué)控制，用戶干預(yù)最小化，科學(xué)家無需加班或輪班。

圖2 MPC2在整合多器官芯片體系中應(yīng)用



圖3 多個(gè)MPC2放置于培養(yǎng)箱里

此外，瞬知便攜式微流控自動(dòng)灌流系統(tǒng)MPC2可擴(kuò)展應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

（1）類器官培養(yǎng)：腸、肝、肺、腎臟以及多器官應(yīng)用；

（2）疾病模型：NASH/NASH（非酒精性脂肪肝炎癥/病）模型、HBV乙肝病毒感染模型、屏障模型研究（皮膚、腸道、肺）等；

（3）藥物研發(fā)：DILI（藥物引起的肝損傷）、肝臟毒性、藥物的腸道吸收和肝臟代謝等。

審核編輯：劉清