基于微流控芯片的人血管内皮细胞与平滑肌细胞联合培养
发布时间：2019-07-23 13:53
【摘要】：动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS)等心血管疾病是发病率最高的疾病之一,血管内皮细胞(endotheial cells, EC)和血管平滑肌细胞(smooth muscle cells, SMC)的相互作用失衡是发病的重要原因。为了更好地研究其发病机制和防治措施,构建合适的动脉血管壁细胞相互作用模型成为研究热点。目前,细胞的联合培养模型多为混合培养,不同细胞相互干扰,很难准确得到EC和SMC之间的作用机制,无法精确模拟细胞的微环境,也无法实现动态检测活细胞内单细胞及亚细胞水平的变化。因此,本文提出基于微流控芯片构建单细胞水平的EC和SMC联合培养模型。采用酶解法和组织贴块法分别分离培养人脐带血管EC与SMC,并经过特异抗体的免疫组织化学染色对其进行鉴定；基于流体力学原理设计微流控内部通道结构和细胞培养腔室,采用改进的U型陷阱进行细胞抓捕；针对EC和SMC两种细胞在血管中的层次结构,分别设计了直接接触和非直接接触两种方式。选取PDMS(ploydimethylsiloxane)为材料,采用模塑法制作两种不同方式的芯片。分别在两种芯片内进行EC和SMC抓捕与培养,调整细胞浓度与灌流速度,通过显微镜动态观察细胞的捕获与生长状态。结果显示,EC和SMC细胞分离纯化纯度99%以上；通过本文设计的微流控芯片,在细胞浓度为3×105个/mL,流速为50 μL/h时,能有效地捕捉到单细胞,实现两种不同接触方式的联合培养。说明本文成功建立了单细胞水平的EC-SMC联合培养的微流控芯片,为研究AS等疾病的两种细胞相互作用提供了有力的平台。
【图文】：
在体外构建一个合适的动脉壁模型至关重要。逡逑血管内皮细胞（ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ邋ｃｅｌｌｓ，ＥＣ）和血管ＳＭＣ是构成血管壁的主要细胞成分，逡逑如图１．１所示，ＥＣ处于血管内膜，通过基膜与血管中膜的多层ＳＭＣ细胞相隔。动脉血逡逑管管壁的部分ＥＣ常伸出突起，穿过基膜和内弹性膜与ＳＭＣ直接接触。内皮不仅是一逡逑种可防止大分子物质扩散的生物半透膜，同时还有旁分泌的功能，对血管的紧张性调节逡逑有重要作用⑴。通过这种直接的接触以及旁分泌方式，ＥＣ与ＳＭＣ之间可以借助多种方逡逑式相互影响其功能变化。血管自身的结构与两种细胞间的相互作用与相互影响有着密不逡逑可分的联系。在血管出现病变的情况下，ＥＣ和ＳＭＣ的相互作用同样可以对多种疾病造逡逑成影响，如ＡＳ。研究发现，血液对血管壁的切应力增大可使ＥＣ分泌一氧化氮ＮＯ等内逡逑皮舒张因子，促使血管ＳＭＣ舒张［２］。当血液对血管壁的切应力减小时，ＥＣ分泌内皮素逡逑等缩血管因子，使ＳＭＣ收缩以升高血压。切应力作用下ＥＣ可以通过ＰＤＧＦ－ＢＢ调节逡逑ＳＭＣ的旁分泌
图１．邋２大连化学物理研究所微流控芯片＿逡逑Ｆｉｇ邋１，２邋Ｔｈｅ邋ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ邋ｏｆ邋ｄａｌｉａｎ邋ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ邋ｏｆ邋ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｐｈｙｓｉｃｓ逡逑．３．２芯片材料与制作工艺逡逑芯片是微流控芯片实验室的核心，，其研究涉及芯片的材料、尺寸、设计、加工和表逡逑修饰等领域［２°］。微流控芯片制备的常用材料有单晶桂、玻璃、石英和有机聚合物等，逡逑此微流控芯片可以分为娃材质芯片、玻璃材质芯片、石英材质芯片、聚合物材质芯片逡逑及复合材料芯片等由于微流控芯片在生物学及其相关学科上的应用，其芯片材料逡逑选取原则为：良好的化学和生物相容性；良好的电绝缘性和散热性；材料表面要有良逡逑的光学性能和可修饰性；制作工艺要简单，成本低廉。表１．１是几种常见材料的性能逡逑比。逡逑单晶娃片等桂质材料最早被于微流控芯片领域，利用光刻和烛刻方法可以在保证高逡逑度的条件下，复制出二维图形或者复杂的三维结构。但是鞋材料有其不足之处，不但逡逑格偏高，而且本身易碎、透光性和绝缘性差，基于这些不足其在微流控芯片中的应用逡逑未得到推广。相较于娃质材料，玻璃及石英光学性质好，也有一定的电渗能力，表面逡逑
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN492
本文编号：2518201
【图文】：
在体外构建一个合适的动脉壁模型至关重要。逡逑血管内皮细胞（ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ邋ｃｅｌｌｓ，ＥＣ）和血管ＳＭＣ是构成血管壁的主要细胞成分，逡逑如图１．１所示，ＥＣ处于血管内膜，通过基膜与血管中膜的多层ＳＭＣ细胞相隔。动脉血逡逑管管壁的部分ＥＣ常伸出突起，穿过基膜和内弹性膜与ＳＭＣ直接接触。内皮不仅是一逡逑种可防止大分子物质扩散的生物半透膜，同时还有旁分泌的功能，对血管的紧张性调节逡逑有重要作用⑴。通过这种直接的接触以及旁分泌方式，ＥＣ与ＳＭＣ之间可以借助多种方逡逑式相互影响其功能变化。血管自身的结构与两种细胞间的相互作用与相互影响有着密不逡逑可分的联系。在血管出现病变的情况下，ＥＣ和ＳＭＣ的相互作用同样可以对多种疾病造逡逑成影响，如ＡＳ。研究发现，血液对血管壁的切应力增大可使ＥＣ分泌一氧化氮ＮＯ等内逡逑皮舒张因子，促使血管ＳＭＣ舒张［２］。当血液对血管壁的切应力减小时，ＥＣ分泌内皮素逡逑等缩血管因子，使ＳＭＣ收缩以升高血压。切应力作用下ＥＣ可以通过ＰＤＧＦ－ＢＢ调节逡逑ＳＭＣ的旁分泌
图１．邋２大连化学物理研究所微流控芯片＿逡逑Ｆｉｇ邋１，２邋Ｔｈｅ邋ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ邋ｏｆ邋ｄａｌｉａｎ邋ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ邋ｏｆ邋ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｐｈｙｓｉｃｓ逡逑．３．２芯片材料与制作工艺逡逑芯片是微流控芯片实验室的核心，，其研究涉及芯片的材料、尺寸、设计、加工和表逡逑修饰等领域［２°］。微流控芯片制备的常用材料有单晶桂、玻璃、石英和有机聚合物等，逡逑此微流控芯片可以分为娃材质芯片、玻璃材质芯片、石英材质芯片、聚合物材质芯片逡逑及复合材料芯片等由于微流控芯片在生物学及其相关学科上的应用，其芯片材料逡逑选取原则为：良好的化学和生物相容性；良好的电绝缘性和散热性；材料表面要有良逡逑的光学性能和可修饰性；制作工艺要简单，成本低廉。表１．１是几种常见材料的性能逡逑比。逡逑单晶娃片等桂质材料最早被于微流控芯片领域，利用光刻和烛刻方法可以在保证高逡逑度的条件下，复制出二维图形或者复杂的三维结构。但是鞋材料有其不足之处，不但逡逑格偏高，而且本身易碎、透光性和绝缘性差，基于这些不足其在微流控芯片中的应用逡逑未得到推广。相较于娃质材料，玻璃及石英光学性质好，也有一定的电渗能力，表面逡逑
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN492
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 蔡文琴,姚忠祥;无神经支配血管的内皮细胞调控机制[J];生命科学;1999年01期
相关博士学位论文 前1条
1 徐涛;多功能微流控芯片在悬浮细胞通讯研究中的应用[D];清华大学;2010年
本文编号：2518201
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2518201.html
