哈嘍~大家好~今天Aigtek安泰電子給大家分享的是，高壓放大器在有關眼部黃斑病變研究，及微流控技術應用中的實驗案例。據估計，視力喪失和失明影響著全球約3.14億人。為了研究疾病機制和開發新的治療策略，真實模擬人眼組織的實驗模型是必不可少的。外血視網膜屏障(outer blood–retinal barrier，oBRB)是開發新模型系統的關鍵眼結構之一，因為它參與了各種視覺疾病的病理生理學。其中年齡相關性黃斑變性(age-related macular degeneration，AMD)是外血視網膜屏障的關鍵組織功能障礙的結果，而氧化應激導致活性氧的積累(reactive oxygen species，ROS)是導致年齡相關性黃斑變性的一個關鍵因素。

　　為了更好地了解年齡相關性黃斑變性的病理生理學，需要建立便于觀察組織形態學變化、便于操作實驗條件的實驗模型。器官芯片設備被證明是很有前途的疾病模型。最近，人們報道了多種人體視網膜外層器官芯片模型。然而，由于這些模型依賴于內皮細胞自組織形成微血管網絡，研究人員對三維血管幾何形狀的控制有限。

　　近期，荷蘭特文特大學技術醫學中心的AndriesD.vanderMeer教授團隊報道了一種oBRB的微流控器官芯片模型，該模型包含一層人永生化視網膜色素上皮和一根由半透膜分隔的人內皮細胞微血管。

　　芯片內的三維血管結構通過光學相干斷層掃描技術(opticalcoherencetomography,OCT)進行成像:這是一種常規應用于眼科的醫學成像技術,血管直徑和密度的差異可以很容易地檢測到。在用過氧化氫(H2O2)處理誘導氧化應激后，通過使用熒光示蹤的動態分析觀察到屏障通透性的劑量依賴性增加，類似于臨床使用的熒光血管造影(fluorescence-basedangiography,FA)。oBRB的這種器官芯片將允許未來利用體外臨床相關設備研究復雜的疾病機制以及進行視覺障礙的治療。

　　如圖一所示，作者目標是在一個器官芯片模型中模擬視網膜外膜的組織。芯片被設計成由聚酯多孔膜分隔的兩個隔間(圖1A)，類似于視網膜色素上皮和視網膜下脈絡膜的層狀結構。在微通道中，作者使用微圖案法在I型膠原水凝膠中創建了一個具有明確幾何形狀的微血管通道（圖1B）。之后引入HUVECs和ARPE-19并共培養72小時。共培養后對細胞進行肌動蛋白細胞骨架和細胞核染色，共聚焦顯微鏡檢查發現細胞分布均勻，表明細胞層連續連接(圖1C)。為了確認這些特定的細胞類型，作者分別對ARPE-19和HUVECs進行了細胞-細胞粘附分子ZO-1和VE-cadherin的熒光染色(圖1C)。亞細胞定位與預期的一樣，各自的蛋白質定位在細胞連接處。

　　在眼科，熒光血管造影通常用于評估眼部循環(例如脈絡膜血管的液體滲漏)，以及發現其他方法無法檢測到的血管缺陷。因此，許多年齡相關性黃斑變性的臨床試驗都依賴熒光血管造影來評估治療效果。熒光血管造影是將熒光素這樣的熒光示蹤劑進行靜脈注射，然后在血液循環中流動，在幾秒鐘內通過脈絡膜微血管內的熒光成像可見，隨后染料逐漸從血液循環系統中消失。如果存在視網膜血管缺損或視網膜色素上皮缺損，染料會填充病變的細胞間隙并長時間保留。在血管造影晚期殘留的高熒光是屏障組織損傷的臨床指征。

　　在本研究中，作者將熒光血管造影技術和微流控芯片技術相結合來檢查過氧化氫濃度對共培養模型中細胞連接的的影響。在約34s-1的剪切速率下，將共培養的芯片于0、800μM和10mMH2O2中分別培養1、2和5天。之后將熒光標記的右旋糖酐引入到微血管中，將熒光染料灌注系統幾分鐘后向微血管中灌注對照介質以清除系統中的熒光染料，隨后檢查微血管中高熒光跡象。

　　作者利用熒光強度的數據計算了內皮單層膜的通透性。結果顯示，為處理組的組別保持了屏障功能。此外，800μM的處理在較短的暴露時間(1天)中沒有對屏障造成明顯的損害。然而，顯著的損害發生在2和5天的H2O2暴露。作為陽性對照，作者使用10mm的高濃度H2O2，在暴露1、2、5天后也對細胞屏障造成了明顯的損傷。

　　作為對比，作者之后在常規培養系統中對HUVECs進行不同濃度的H2O2處理，以探索氧化應激導致細胞內皮功能障礙的相關條件。與器官芯片模型不同，在800μM的濃度下處理HUVECs并未觀察到明顯的損傷。

　　隨后作者在器官芯片模型僅進行了HUVECs的培養并在800μM的濃度下處理HUVECs5天。實驗結果顯示在ARPE-19層缺失的情況下，屏蔽功能喪失更加嚴重，在H2O2處理后染料直接向培養室形成大量滲漏。

　　在眼科，光學相干斷層掃描技術是評估視網膜組織層結構的一種方法。因為它是一種非侵入性的讀出器并且允許在體內成像，成為了年齡相關性黃斑變性治療后診斷和隨訪的常規工具。為了探究視網膜外組織器官芯片模型是否與光學相干斷層掃描技術兼容以及表征使用光學相干斷層掃描技術作為讀出器的靈敏度，作者首先使用它來測量不同尺寸的微血管。結果顯示通過光學相干斷層掃描技術測量的平均直徑與預期直徑大小。光學相干斷層掃描技術還可用于進行血管質量分析，結果顯示較大尺寸的微血管中質量良好的微血管數量更多。總體來說，光學相干斷層掃描技術可以用于器官芯片設備中微血管的可視化，并且具有足夠高的分辨率。不僅可以檢測到大的結構缺陷，還可以檢測到生理尺寸的微血管和空洞。

　　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

　　以上結果表面，該研究中建立的具有組織通透性和血管結構的外血視網膜屏障微流控器官芯片模型可整合于臨床相關的儀器設備，將有力地促進未來體外研究結果與患者數據的并排比較。在精準醫療的背景下，為年齡相關性黃斑變性治療后診斷提供了潛在治療方案。

PS：本實驗內容來自荷蘭特文特大學技術醫學中心的Andries D. van der Meer教授團隊在Lab on a chip雜志上發表題為“Microfluidic organ-on-a-chip model ofthe outer blood–retinal barrier with clinically relevant readouts for tissue permeability and vascular structure”的文章。

　　本資料由Aigtek安泰電子整理發布，更多案例及產品詳情請持續關注我們。西安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率放大器模塊、功率信號源、射頻功率放大器、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測量儀器研發、生產和銷售的高科技企業，為用戶提供具有競爭力的測試方案。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。如想了解更多功率放大器等產品，請持續關注安泰電子官網www.xiangmeiwang.com或撥打029-88865020。

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