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类器官芯片技术及其组成部分2025-03-26 08:38:01

类器官芯片是一种结合类器官技术和微流控芯片技术的创新平台,旨在模拟人体器官的微环境和功能。类器官芯片的基本原理是通过微型化的系统重现器官的环境和功能。类器官芯片通过微流控通道系统来精确控制液体的流动;采用多细胞共培养技术,细胞往往不是单一类型的,而是多种细胞类型的混合,模拟器官中不同细胞之间的相互作用;使用3D细胞排列技术,使得细胞可以在立体空间中生长并形成类似器官的结构,增强细胞的功能表现。

类器官芯片通常由四部分组成:(1)微流控通道:这是芯片的核心部分,通常由透明的材料(如PDMS或其他生物兼容材料)制成,通过细微的通道将液体传送到培养区,模拟血液或其它体液的流动。(2)细胞培养区:在微流控通道周围,会有专门的区域用于培养特定类型的细胞。细胞通常被固定在这些区域中,并在与流动液体的接触下保持生理活性。(3)传感器与监控系统:许多类器官芯片上集成了传感器,用于实时监测细胞的状态、代谢活动、pH值、氧气浓度等。这些传感器可以帮助科学家在实验过程中获取实时数据。这项技术不仅在基础研究中有着广泛的应用潜力,还在食品质量控制、药物筛选、毒性测试、疾病模型和个性化医学中显示出巨大的前景。
 
其中,味觉类器官与芯片技术结合可以模拟人的感知能力。Wu等人利用味觉类器官与细胞外电位传感器阵列耦合,形成一种新型生物电子类器官,并开发了一种味觉类器官芯片系统,用于高度模拟离体生物味觉,具有高稳定性和可重复性。味觉类器官在第三次传代后保持关键味觉受体表达,并在芯片上培养7天内保持高细胞活力。最重要的是,TOS不仅具有极强的特异性地区分酸、甜、苦和盐刺激,而且还通过基于信号特征提取和主成分分析的分析方法识别不同浓度的刺激。
 
出自《类器官在食品科学研究中的应用进展 》作者:马爱进,白如进,周军君.