微流控芯片的設計制備及用于內(nèi)皮祖細胞生長行為的研究.pdf

1、隨著血管支架在冠心病治療中的應用，晚期血栓及支架內(nèi)再狹窄等晚期并發(fā)癥使治療效果受到嚴重的挑戰(zhàn)。天然內(nèi)皮細胞具有的抗凝及抗增生特點，逐漸受到研究者的重視，于是植入性心血管材料的快速內(nèi)皮化迅速成為了近幾年的研究熱點。內(nèi)皮祖細胞作為內(nèi)皮細胞的前體細胞，其在血管修復及血管新生中的作用逐漸被研究者發(fā)現(xiàn)并受到重視。關于內(nèi)皮祖細胞用于快速內(nèi)皮化的研究也越來越多。由于體內(nèi)實驗環(huán)境的復雜性及檢測觀察的困難，目前對內(nèi)皮祖細胞識別、篩選、歸巢分化的研究，仍然

2、局限在體外靜態(tài)二維細胞培養(yǎng)平臺進行，分階段單因素研究內(nèi)皮祖細胞與材料的相互作用，而細胞級聯(lián)、動態(tài)（內(nèi)皮祖細胞捕獲——分化內(nèi)皮——形成內(nèi)膜）的生長信息很難系統(tǒng)獲得，材料——仿生層——蜘胞的原位交互作用也不能實時觀察和有效調(diào)控。微流控芯片系統(tǒng)作為一種迅速發(fā)展起來的多功能研究平臺，其在生物學中的應用為內(nèi)皮祖細胞的研究帶來了契機。利用它可以突破目前材料仿生構(gòu)建中三維復合組建的瓶頸，在結(jié)構(gòu)和功能上高仿真進行細胞微環(huán)境的三維構(gòu)建，并可以實時、動態(tài)原

3、位的研究內(nèi)皮祖細胞多階段生長行為。
　　本論文設計了6種擁有平行主通道的微流控芯片，通過尺寸更小的通道將平行主通道連接在一起，并利用該芯片模擬天然血管的結(jié)構(gòu)來研究內(nèi)皮祖細胞在內(nèi)膜修復中的生長行為。利用COMSOL軟件對設計的芯片進行有限元仿真，流體仿真結(jié)果顯示，有兩組芯片由于主通道與小通道之間的寬度比過小，出現(xiàn)了側(cè)流現(xiàn)象，其他幾組均滿足要求;SDF-1擴散的仿真結(jié)果顯示，所有芯片均可以在小通道中形成濃度梯度，且梯度的變化差沿液體在

4、主通道中流動的方向逐漸變小。芯片材料（玻璃和聚二甲基硅氧烷）的細胞相容性結(jié)果顯示，經(jīng)等離子體處理后，聚二甲基硅氧烷(PDMS)對內(nèi)皮細胞的粘附、增殖、存活率均顯著提高，同時內(nèi)皮細胞在玻璃表面的增殖能力增強。臍帶間充質(zhì)干細胞的誘導結(jié)果顯示，細胞具有晚期內(nèi)皮祖細胞的特征。趨化實驗顯示，內(nèi)皮祖細胞可沿基質(zhì)細胞衍生因子(SDF-1)在芯片中形成的濃度梯度差，向高濃度SDF-1處遷移趨化，并且細胞在高梯度差的SDF-1環(huán)境下的趨化效果更加明顯。三