微流控芯片介导的脑类器官血管网络精准构建与功能优化2025-04-25 08:53:57
此外，利用具有开孔设计的微流控芯片，Salmon等将脑类器官直接精确的放置在填充基质凝胶的中央腔室，并在两侧的微流体通道中共培养iPSCs衍生的内皮细胞和周细胞，导致从通道中萌发血管芽侵入脑类器官在边缘形成短而高度分支的可灌注血管。这种方法与体内脉管系统的形成过程高度相似，且可在脑类器官中形成分支血管结构。微流体可构建与体内生理相似的3D微环境，以微通道结构和流体动力学控制实现生长因子的时空梯度释放以及机械刺激的可控诱导，在脑类器官中生成可灌注的血管网络，有利于血管网络复杂度和成熟度提升。然而，其存在技术稳定性挑战，微通道中气泡的产生可能阻断灌注，导致局部细胞死亡，针对该问题，在芯片上集成气泡陷阱模块并结合阻抗传感器或光学检测模块，可实现气泡的在线预警与自动清除。为进一步改善血管网络有效连通性，研究团队使用3D打印技术构建人工血管。Skylar-Scott等通过嵌入式3D生物打印在包含众多脑类器官的活体基质中打印了热降解明胶支架，之后用HUVECs填充管道从而构建一个可灌注的血管通道，尽管未观察到血管发芽到类器官基质中，但类器官活力增加。通过这种生物制造方式能够以任意方向打印血管通道以形成具有特定几何形状的可灌注血管，但低于400µm的通道无法高保真打印。
最近，Xu等采用双光子聚合3D打印构建了侧壁密集分布着直径为20µm微孔的高分辨率人工网状血管，突破了3D打印难以在血管结构中创建直径100µm或更小的微孔的挑战，用于模拟人脑微血管的网格特征。将网状血管与脑类器官共培养可以使培养基扩散到脑类器官的核心，改善其营养供应和代谢物排出，促进了它们的尺寸突破生长和成熟。3D打印技术可借助计算机辅助设计，定制血管形状、尺寸和分布，无需物理模具即可创建复杂内部结构。双光子聚合3D打印已被证实可对血管侧壁内的微米级微孔进行精确加工。
出自《血管化脑类器官的构建策略和挑战》作者:陈梦梦 胡楠 鲍双庆 .
