微流控技術(shù)是一種通過微小的通道和微型裝置對(duì)流體進(jìn)行精確操控和分析的技術(shù)。它是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中的一種重要的生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景和重要性。它在高通量分析、個(gè)性化醫(yī)療、細(xì)胞篩選等方面有著巨大的潛力，Aigtek安泰電子今天就將為大家分享一篇微流控領(lǐng)域研究成果，一起接著往下看吧~

　　中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)內(nèi)的人類神經(jīng)回路由具有不同生物物理和功能特征的興奮性/抑制性神經(jīng)元細(xì)胞形成。鑒于神經(jīng)回路的復(fù)雜性，繪制大腦的解剖和功能特征對(duì)于神經(jīng)生物學(xué)家來說仍然是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。微流體技術(shù)和微制造技術(shù)已被廣泛用于開發(fā)具有集成神經(jīng)細(xì)胞大小的微通道的復(fù)雜裝置。此外，許多微流體裝置也與光學(xué)和電生理學(xué)工具兼容，使得單個(gè)神經(jīng)元能夠被監(jiān)測(cè)、操縱和檢查。近日，來自德國(guó)波恩大學(xué)的Volker Busskamp團(tuán)隊(duì)回顧了利用微流體的力量進(jìn)行自下而上生成神經(jīng)元細(xì)胞類型以及組裝和分析神經(jīng)回路的生物醫(yī)學(xué)工程方法。作者以先進(jìn)的微流體平臺(tái)為特色，用于分選、分類、描繪和工程化神經(jīng)細(xì)胞，以及用于構(gòu)建神經(jīng)回路；涵蓋了描述通過微流體裝置中的小生境樣隔室工程的神經(jīng)元細(xì)胞的重編程、分化和受控極化的研究。最后，作者回顧了最近通過模擬體內(nèi)大腦中發(fā)現(xiàn)的那些來圖案化、結(jié)構(gòu)化和工程化有序/定向2D和3D神經(jīng)回路的方法(圖1)。相關(guān)論文“Microfluidics for Neuronal Cell and Circuit Engineering”于2022年9月7日發(fā)表于期刊《Chemical Reviews》上。

　　首先，作者介紹了不同的微流控細(xì)胞分選策略。例如，通過使用粘彈性調(diào)諧和調(diào)節(jié)微通道中的液體流速，已經(jīng)分離出來自大鼠脊髓的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(圖2a)。利用慣性微流體平臺(tái)在蛇形通道中分離分離的初級(jí)神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(圖2b)。具有螺旋形通道的慣性微流體也已用于從大細(xì)胞群中分離神經(jīng)元細(xì)胞(圖2c)。除了利用流體流動(dòng)來分離細(xì)胞的基于流體動(dòng)力學(xué)的細(xì)胞分選方法之外，基于電泳和聲學(xué)電泳的方法也已經(jīng)在微流體平臺(tái)(圖2d-e)。此外，用于表征紅細(xì)胞可變形性的細(xì)胞計(jì)量策略可以擴(kuò)展到對(duì)僵硬細(xì)胞如神經(jīng)元或視網(wǎng)膜光感受器(圖2f)。微流體平臺(tái)也可用于根據(jù)細(xì)胞對(duì)刺激的功能反應(yīng)來分選細(xì)胞(圖2)。

　　圖2不同的微流控細(xì)胞分選策略

　　之后，作者總結(jié)了基于微流體的概念對(duì)scRNA測(cè)序的貢獻(xiàn)。對(duì)于單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析，第一步是在微升或納升反應(yīng)體積中分離單個(gè)細(xì)胞。后者主要通過使用FACS、基于閥門或液滴的微流體系統(tǒng)或微流體控制的高密度微孔板來實(shí)現(xiàn)（圖3）。先進(jìn)的多模式微流體平臺(tái)正試圖在scRNA-Seq實(shí)驗(yàn)中納入評(píng)估生理異質(zhì)性的選項(xiàng)：可以根據(jù)細(xì)胞的分子特征，或根據(jù)其生理特性繪制細(xì)胞圖。

　　圖3基于微流體的概念對(duì)scRNA測(cè)序的貢獻(xiàn)

　　然后，作者介紹了利用微流控梯度發(fā)生器構(gòu)建神經(jīng)元細(xì)胞生態(tài)位的相關(guān)工作。研究揭示通過使用較小尺寸的微通道來縮小細(xì)胞環(huán)境增加了神經(jīng)元干細(xì)胞的分化速率，表明新鮮培養(yǎng)基的連續(xù)供應(yīng)對(duì)于神經(jīng)元干細(xì)胞的維持是至關(guān)重要的。目前，微流體已被研究用于促使未分化的神經(jīng)突變成樹突，同時(shí)也阻止軸突分化和生長(zhǎng)；提高軸突導(dǎo)向效率；測(cè)試軸突對(duì)淺和陡引誘物梯度的反應(yīng)；引導(dǎo)軸突錐體生長(zhǎng)。此外，還可以利用微流體裝置來同時(shí)提供連續(xù)和不連續(xù)的化學(xué)梯度，或者將它們與物理線索如表面圖案和結(jié)構(gòu)相結(jié)合，以提供更真實(shí)的體內(nèi)微環(huán)境模型（圖4）。

　　圖4利用微流控梯度發(fā)生器構(gòu)建神經(jīng)元細(xì)胞生態(tài)位

　　最后，作者梳理了微流控器件中神經(jīng)元回路工程的主要方法。主要包括用于軸突導(dǎo)向的微流體裝置、用于神經(jīng)突分離和功能評(píng)估的微流體裝置和用于分離樹突和突觸的微流體裝置（圖5a-d）。有關(guān)“具有受控連接模式的工程2D神經(jīng)元電路（圖5e-h）和微流控器件中的三維神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工程（圖6）”的相關(guān)工作也進(jìn)行了簡(jiǎn)要總結(jié)。

　　圖5微流控器件中神經(jīng)元回路工程的主要方法

　　圖6微流控器件中三維神經(jīng)元回路的構(gòu)建

　　ATA-2042高壓放大器

　　帶寬：（-3dB）DC~500kHz

　　電壓：400Vp-p（±200Vp）

　　電流：100mAp

　　功率：20Wp

　　壓擺率：≥445V/μs

　　可程控

　　微流體技術(shù)的進(jìn)步使我們能夠加深對(duì)細(xì)胞和組織的組織和功能的理解，最終為更準(zhǔn)確地在體外模擬神經(jīng)退行性和發(fā)育性疾病以及開發(fā)先進(jìn)的細(xì)胞替代療法提供關(guān)鍵信息。將微流體裝置與多種技術(shù)相結(jié)合的可能性，將它們用于經(jīng)典2D培養(yǎng)以及復(fù)雜的3D系統(tǒng)的可能性，使它們成為研究健康和疾病中CNS組件和模塊的內(nèi)部工作的非常有價(jià)值的工具。考慮到微流體平臺(tái)在分類、整理和工程化神經(jīng)元細(xì)胞以及簡(jiǎn)單或復(fù)雜的神經(jīng)元回路和組織方面的優(yōu)勢(shì)，很難低估其作為研究各種中樞神經(jīng)系統(tǒng)過程的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的價(jià)值。

西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號(hào)源、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測(cè)量?jī)x器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)，為用戶提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的測(cè)試方案。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)sillink.com.cn或撥打029-88865020。

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