2D/3D细胞牵张拉伸微流体芯片系统

在传统的微流体应用中，包含芯片特征的 PDMS 板片被等离子体粘合到载玻片上。虽然 该系统也提供这些类型的设备，但我们也提供可拉伸以施加生物力学刺激的微流体芯片，并嵌入了用于生物电刺激（例如心肌细胞起搏）和电生理读数的微电。微流体芯片既可拉伸又与电生理微电集成，提供了强大的功能组合，带来了显著的好处，特别是对于在动态和生理相关环境中研究生物系统。以下是主要优点：

1. 增强的生理相关性：

模拟动态组织：许多生物组织，如肌肉、心脏和大脑，在体内发生机械变形。可拉伸芯片使研究人员能够对培养的细胞或组织施加受控的机械应变，更好地模拟其自然环境并引发更多生理相关反应。

研究机械转导：这种组合能够研究机械力如何影响细胞电活动，这是许多生物系统中的关键过程。

长期学习：可拉伸性可以减少芯片和生物样品之间在移动或变形过程中界面处的应力，从而有可能实现更长期和更稳定的记录。

2. 改进的电生理测量：

稳定的电-组织界面：当芯片被拉伸或变形时，与变形基板上的刚性电相比，可拉伸微电可以更好地与细胞或组织保持接触，减少伪影并确保更可靠的电生理记录。

运动期间的记录：该技术允许在生物样品受到机械刺激或进行自然运动时记录电活动。这对于研究动态过程至关重要。

高分辨率映射：集成到可拉伸芯片中的微电阵列 （MEA） 可以提供整个变形组织的电活动的高空间和时间分辨率。

3. 微流体和电生理学的整合：

受控微环境：微流体通道允许控制细胞或组织的化学环境，包括营养物质、药物和信号分子的输送，同时监测它们的电反应。

局部药物递送和刺激：微流体技术可用于将特定刺激（化学或电）输送到培养组织的目标区域，同时以高空间分辨率记录电活动。

研究细胞间通讯：受控环境允许研究机械和化学线索如何影响细胞之间的电信号传导。

4. 多功能应用：

该系统可拉伸和模块化微流体系统正在实现以下方面的突破：

神经：研究机械应力下的神经元网络（例如，创伤性脑损伤模型），记录发育或收缩神经组织的活动。

神经退行性疾病研究：构建阿尔茨海默病和帕金森病的逼真 3D 模型，用于治疗测试。

机械转导研究：研究细胞如何响应机械线索，例如拉伸、压缩或剪切应力——这是理解肌肉骨骼、心脏和神经系统功能的关键。

心脏病学：研究机械应力下心肌细胞的电生理学，模拟心脏功能和对药物的反应。

肌肉生理学：研究肌肉细胞在收缩和松弛过程中的电活动。

组织工程：评估工程组织在生理负荷条件下的功能整合和电特性。

药物筛选：评估药物在机械刺激下对细胞和组织电活动的影响，提供更可预测的体外模型。

5. 增强的生物相容性和减少损害：

软材料：可拉伸微流体芯片通常由 PDMS 等柔软的生物相容性材料制成，这可以减少设备与生物组织之间的机械不匹配，大限度地减少损伤和炎症。

该芯片由两个同心室、微流体通道、可拉伸微电、凝胶填充端口、通道入口/出口和接触垫组成。中心腔室 （CC） 和外周腔室 （PC） 由微流体通道隔开。腔室通过凝胶填充端口（CC 端口、PC 端口 1、2、3）加载基质胶或其他水凝胶中的细胞（神经元、神经胶质细胞）悬浮液。腔室通过通道入口和出口灌注培养基和药物。可拉伸电能够记录和刺激 3D 培养物中的电生理活动。与数据采集系统的电气连接是通过芯片上的接触垫和接口板上的 pogo 引脚进行的。

可拉伸微流体芯片带有用于电生理学的集成微电，为创建更具生理相关性的体外模型提供了一个平台，能够在动态条件下研究生物系统，并控制其微环境和高分辨率电记录能力。这为基础研究、药物发现和生物医学技术的发展开辟了新的途径。

我们这个的可拉伸微流控芯片可以与 我们这个MEASSuRE 系统无缝连接，用于 2D 和 3D 细胞培养应用。这些平台旨在提供电生理刺激、灌注和机械线索，为研究人员提供一个多功能的模块化生态系统，用于研究复杂的生物过程。

该微流控芯片具有以下特点：

• 双腔设计：每个芯片包含一个中心腔室 （CC） 和外围腔室 （PC），由环形微通道隔开。这允许不同但相互连接的隔室，适合共培养或基于梯度的研究。

• 微通道：微通道与中心腔室和外周腔室通过间隔为 50 um 至 120 um（可定制）的梯形隔开。梯形特征将水凝胶与细胞固定在相应的腔室中，同时允许营养物质、药物和生物标志物从通道扩散到腔室中，反之亦然。

• 专用凝胶和填料端口：专用端口支持将水凝胶细胞悬液注射到腔室中以及培养基或药物的灌注。

• 嵌入水凝胶中的电：即使在 3D 矩阵中，电也能保持功能和可拉伸，从而实现实时电生理记录或电刺激。

可通过电生理学拉伸

特征1

• 原位实时电生理记录

• 生物机械刺激能力（模拟 TBI 条件）

• 支持神经元单一培养和神经元-胶质细胞共培养

特征2

• 6 个立孔，采用集成双腔室设计和可拉伸电

• 支持平行实验，这对于药物筛选和比较研究至关重要

应用

• AD/ADRD 模型中药物疗效和毒性的高通量筛选。

应用

• 机械损伤前后神经元健康的功能评估

灌注模块

概述

微流控芯片可以通过连接器与您选择的灌注系统轻松连接，连接器是微流控芯片和灌注硬件之间的接口。该连接器允许将芯片上的微流体通道与灌注硬件可靠地连接，而不会引入气泡。灌注系统的选择取决于所需的流量精度。廉价的注射泵可用于不需要高精度流速的应用。为了获得更高的准确性，BMSEED 可以可用的选项。

功能（开发中）

使用压缩密封自动、控制流体流速 （1–80 μL/min）

与单孔和多孔系统集成

与实时成像和电生理记录设置兼容

好处

确保营养物质、药理学试剂和生物标志物的一致输送，这对于在类似体内的微环境中复制至关重要。