微流控芯片——体外药物筛选的可靠平台

微流控，是一种精确控制和操控微尺度流体，尤其特指亚微米结构的技术。微流控分析芯片最初在美国被称为“芯片实验室”(lab-on-a-chip)，在欧洲被称为“微整合分析芯片”(micrototal analytical systems)，它是微流控技术(Microfluidics)实现的主要平台，可以把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。有着体积轻巧、使用样品及试剂量少，且反应速度快、可大量平行处理及可即用即弃等优点的微流控芯片，在生物、化学、医学等领域有着的巨大潜力，近年来已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。

目前药物筛选的体外模型主要依靠2D或者简单的3D细胞静态培养体系，简单快速高通量是它的优势，广泛用于早期化合物的筛选。但是这种通过培养皿和多孔板甚至3D支架构建出的简单细胞模型生理功能不完整，不能够准确反映细胞在体内生理状态下的机理，对化合物的选择构成误导。因此，行业迫切需要与生理功能更相关，精准性更高的药物筛选平台。在一个微流控芯片上，流动的液体为细胞持续不断地提供充足的氧气和营养，类似于血液在人体中维持细胞生存的方式。正是这种持续流动性使得这些设备变得特别。相比于没有流动的扁平培养皿中培养的细胞，微流控芯片上生长的细胞更接近人类中的正常生理条件下的细胞。

微流控芯片类型：

BE-FLOW       BE-GRADIENT      BE-TRANSFLOW

BE-FLOW 灌流芯片

BE-FLOW对涉及流动和剪切应力的生理环境进行了体外模拟，在流动条件下在两个独立通道中进行长期2D或3D实验。

应用实例：与细胞粘附至血管内皮有关的过程（感染，细胞治疗，转移等）。

结构及原理：BE-FLOW包含两个独立的通道，每个通道都有一个入口和出口，可以与流动系统连接，模仿血管结构。将细胞接种在ECM涂层表面，可以满足细胞生长和粘附需求，从而可以在不同的生理和病理学流速下重建动态环境。

BE-GRADIENT 梯度芯片

BE-GRADIENT允许在化学浓度梯度下进行细胞培养。

应用实例：细胞/球体的侵袭和迁移，血管生成，转移，趋化性，局部缺血，细胞分化或氧化应激。

结构及原理：BE-GRADIENT包括侧面微通道和中央腔室，可以在中央腔室接种细胞，侧面通道注入含有O2、生长因子等的培养基，从而形成浓度梯度来创建一个三维仿生微环境。

BE-TRANSFLOW 动态共培养芯片

BE-TRANSFLOW允许细胞/组织进行2D-3D结合共培养，通过灌流培养模拟液体流动环境，是我们最仿生的微型设备，可以在体外模拟不同的组织结构。利用芯片可以进行体内微环境模拟，对药物化合物进行更有预测性的体外研究，从而使结果更快、更有针对性地转化至临床，加速临床药物、疫苗研发的进程。

应用实例：体外免疫系统模型，血管粥样斑块形成，上皮粘连，气血屏障等屏障类模型。

结构及原理：BE-TRANSFLOW包括2个独立的孔，中间为多孔膜，该膜与下部通道连接，可以进行单培养或共培养。用不同的细胞类型在膜的上方和/或下方接种单层细胞，也可以在上层添加水凝胶细胞培养物。