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生物微流控

生物微流控技术的应用和研究是北航生物与医学工程学院一个新的研究方向。由于微流控技术对微小尺度研究对象精确控制的优势使其成为组织工程和生物力学研究领域的一个有力的工具和崭新的研究方向。我们学院的生物微流控研究主要集中在骨骼肌组织工程、细胞生物力学以及医疗和生物装置等方向。

1)肌肉组织工程:我们研究用于定量分析肌肉收缩功能的具有精确组织结构的工程化PDMS薄膜。该研究实现了用微图案技术精确控制组织的结构和骨骼肌的分化,并结合PDMS薄膜技术,可用于研究骨骼肌和心肌等组织的结构和功能的关系。在基础研究方面为研究包括细胞外基质蛋白组分、几何特性和基质力学特性等生物微环境对肌肉再生和功能实现的研究提供了平台。该平台也可用于药物筛选。

2)细胞力生物学:血管内皮细胞长期暴露在血流动力学环境下。剪切力可以上调细胞周期、抗细胞凋亡和形态重塑等相关基因表达,从而发挥抗动脉粥样硬化效应。这样的细胞重塑过程除了受体内生物化学信号的影响,与细胞所受剪切力的方向也密切相关。我们应用微图案技术控制内皮细胞与剪切力的方向夹角来研究其内在机理。研究发现内皮细胞形态、细胞相互作用和粘附稳定性在细胞排列与剪切力平行和垂直条件下有明显的差别。这提示我们,内皮细胞在血管支架表面的预定位可能有利于血管内皮细胞的内皮化。

3)细胞电融合芯片:芯片实验室可以在微小尺度精确控制单细胞,为各种单细胞研究提供了有力平台,包括药物筛选、细胞通讯和细胞融合。我们研制了一种具有中央主通道和两侧平行微流道的微流体芯片。研究表明流道的尺寸和进入芯片的缓冲液流速对于细胞的控制非常重要。在流速是5-l/min,微流道直径是2 ?m条件下芯片的细胞捕获率为100%,配对率为88%。该芯片可以用于细胞融合和原生质体融合研究,对于产生更多的异核体和提高融合效率具有明显优势。
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