浙江大学の何勇教授の研究グループ:ハイドロゲル3次元マイクロ流体チップとそれ上に構築された血管チップ

浙江大学の何勇教授の研究グループ:ハイドロゲル3次元マイクロ流体チップとそれ上に構築された血管チップ
出典: He Yong Science Network ブログ

浙江大学機械工学部の何勇教授の研究グループは、二次架橋に基づくゲルベースのマイクロ流体チップを製造する新しい方法を発明しました。この方法は、さまざまな複雑な内部流路を備えたゲルチップを構築し、血管内皮細胞を接種して、血管の形態と機能を備えた血管モデルを形成することができます。ゲルベースの血管チップの構築により、血管の主な機能をシミュレートできるだけでなく、マイクロ流体工学の助けを借りて、さまざまな流体せん断や生物学的因子の刺激を適用することもできます。生体内の血管環境を時間と空間で再現することができ、血管形成過程の研究、心血管疾患研究、体外組織工学臓器チップの構築、腫瘍薬物スクリーニングなどに応用できます。この方法は、マイクロチャネルの高強度カプセル化を実現できるため、物理的せん断力や生物学的因子などの刺激を加えるのに便利です。同時に、ハイドロゲルは栄養素の浸透と分子拡散を効率的にサポートします。

二次架橋に基づくゲルベースのマイクロ流体チップの製造プロセスと原理。臓器チップのベース材料は常にPDMS、プラスチック、シリコンなど、マイクロ加工に適した材料でした。ハイドロゲルはマイクロ流体チップの材料として使用できますか?彼らはボトムアップのチップ製造戦略を設計し、まずマイクロ溝のあるハイドロゲル層を処理し(各ハイドロゲル層には 2 つのハイドロゲル材料が含まれており、1 つは硬化用、もう 1 つはその後の二次架橋用です)、次にハイドロゲル層を積み重ねて組み立て、二次架橋を実行して 3 次元ハイドロゲル マイクロ流体チップの製造を実現しました。この方法を使用すると、螺旋状流路、分岐流路、蛇行流路、多層相互接続流路などを備えたハイドロゲルチップを製造することができます。

複雑な内部流路を持つハイドロゲルチップ 二次架橋法に基づいて構築されたハイドロゲルベースの血管チップの流路上の内皮細胞は、徐々に壁に付着し、増殖し、軸方向と放射状に流路全体を覆います。それらは自発的に整列してネットワーク構造を形成し、流路は血管化を開始します。ビンキュリンタンパク質(細胞と細胞外マトリックス/細胞と足場との相互作用の重要なタンパク質細胞)の発現は、細胞と流路材料との間の接続の生成を検証します。細胞間接合タンパク質VE-カドヘリンの発現は、細胞が互いに密接に接続され、細胞間の明らかなコミュニケーションを実現していることを示しています。内皮細胞機能タンパク質CD31の発現は、血管機能化の実現をさらに検証します。さらに、炎症誘発因子を負荷することで、動脈硬化などの病的状態における血管の炎症反応をシミュレートしました。

この方法の利点は次のとおりです。
1. ゲルベースのマイクロ流体チップの構築では、ハイドロゲル材料の固有の架橋特性が活用され、他の材料を導入する必要がありません。
2. 二次架橋原理は、異なる架橋システムを持つハイドロゲルのあらゆる組み合わせに適用できます。
3. 得られたゲルベースマイクロ流体チップは、接合面の境界線がなく、全体に完全に一体化されている。
4. さまざまな複雑な形状の内部流路を構築するのに便利です。
5. 生体適合性が良く、血管機能化を実現できます。

関連論文「ハイドロゲルベースのマイクロ流体工学による Vessel-on-a-chip」が最近、SMALL 誌の WILLY に掲載されました。第一著者は博士課程学生の Nie Jing 氏、ポスドク研究員の Gao Qing 氏、博士課程学生の Wang Yidong 氏です。責任著者はトランスレーショナル メディシン学院の He Yong 教授と Chen Wei 教授です。

論文リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201802368


浙江省、浙江大学、江大、大学、何勇

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