器官芯片-SynBBB血腦屏障模型

SynBBB血腦屏障模型器官芯片具有中央腔室和側翼微通道的片上器官能夠創(chuàng )建大腦的3D組織模型，從而加速對細胞相互作用、外滲和藥物輸送的實(shí)時(shí)研究。其提供了形態(tài)和生物學(xué)上逼真的微環(huán)境，可以更加準確地描述體內實(shí)際情況。

有三種可選形式：僅有芯片，入門(mén)工具包和實(shí)驗套裝

SynBBB是一種微流控芯片器件，可以通過(guò)與跨血腦屏障（BBB）的內皮細胞進(jìn)行通訊的大腦組織細胞的組織學(xué)切片的復制，來(lái)重現大腦在體內微環(huán)境中的復雜性。通過(guò)生化或電學(xué)分析，在SynBBB模型中很容易觀(guān)察到組織細胞與內皮細胞之間的相互作用。

SynBBB是目前微流控領(lǐng)域的一款BBB體外模型芯片，其可以：

● 體內精確的血流動(dòng)力學(xué)切應力

● 實(shí)時(shí)觀(guān)察藥物轉運、細胞和屏障功能

● 兼容標準分析儀器

● 健壯且易于使用的協(xié)議

此外，該芯片模型提供的IMN2 TEER選項允許您能夠準確地測量電阻，從而提供了一種非侵入性方法來(lái)實(shí)時(shí)監測緊密結合部位。實(shí)際上，可以通過(guò)測量細胞之間的細胞間空間中的電阻變化來(lái)評估細胞之間緊密連接的形成例如血腦屏障。SynVivo細胞阻抗分析儀與SynBBB TEER器件的結合使用，可以測量電阻抗。

要進(jìn)行SynBBB分析，有2種套裝可供您選擇：

規格參數

用于開(kāi)發(fā)BBB模型器件的示意圖。頂腔（外通道）用于培養血管（內皮細胞），而基底外側腔（中央腔）用于培養腦組織細胞（astrocytes, pericytes, or neurons）。多孔結構使血管細胞與組織之間能夠進(jìn)行通訊。外通道寬度（OC），行進(jìn)寬度（T），狹縫間距（SS），狹縫寬度（WS）。

應用

已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的許多共培養方案已經(jīng)建立與組織細胞連通的真正的血管單層。在這些芯片中生長(cháng)的人類(lèi)細胞保留了與真實(shí)組織中相似的生物學(xué)表型。領(lǐng)先的研究人員已經(jīng)證實(shí)，與使用常規培養技術(shù)培養的細胞相比，這些芯片中生長(cháng)的細胞能更準確地反映體內發(fā)現的細胞行為。

微流控器官芯片可用于研究細胞/顆粒粘附以及細胞間或細胞間相互作用，并已在神經(jīng)科學(xué)、腫瘤學(xué)、炎癥和毒理學(xué)應用中得到了廣泛驗證。

與在靜態(tài)條件下進(jìn)行的96孔板或8孔板或孔板測試不同，這些芯片再現了用于評估細胞-藥物和細胞-細胞相互作用的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)條件，從而為研究和闡明成功與失敗的機制提供了準確的體外平臺。與體內動(dòng)物研究相比，它們可以在受控環(huán)境中進(jìn)行的實(shí)時(shí)可視化和分析。

在生理流體流動(dòng)的條件下，您可以研究以下過(guò)程中的相互作用：

● 炎癥（白細胞-內皮細胞）

● 癌癥發(fā)展（腫瘤-內皮細胞）

● 血栓形成（血小板-內皮細胞）

● 感染（微生物-內皮細胞）

3D癌癥模型

您可以創(chuàng )建基于微流體3D細胞的實(shí)驗平臺，以在生理上現實(shí)的腫瘤微環(huán)境中進(jìn)行定量評估。該系統能夠實(shí)時(shí)可視化和分析細胞-細胞和細胞-藥物相互作用，包括（a）跨血管壁運輸，和（b）遞送至腫瘤。使用這些模型可以使腫瘤學(xué)研究的許多領(lǐng)域受益。這些包括：（1）理解腫瘤微環(huán)境（細胞活力，增殖，侵襲以及腫瘤基質(zhì)和腫瘤-內皮相互作用）的基礎研究； （2）篩選藥物的功效，毒性和滲透性。

設計1的芯片用于研究癌癥轉移。這是一個(gè)多步驟的過(guò)程，始于癌細胞離開(kāi)原始腫瘤部位，然后通過(guò)血液或淋巴系統遷移到身體的遠處。 該過(guò)程涉及復雜的步驟，包括通過(guò)轉移性腫瘤細胞破壞細胞外基質(zhì)，逃逸到循環(huán)系統中，在較遠位置粘附到血管壁，隨后遷移/侵入組織和隨后的增殖。

設計2的芯片適用于藥物篩選。藥物或遞送系統（納米顆粒，聚合物，脂質(zhì)體等）可以在靜態(tài)和生理流體流動(dòng)條件下通過(guò)血管通道或直接在腫瘤腔內注入，并且可以在模擬體內條件的同時(shí)實(shí)時(shí)觀(guān)察到它們的反應 。 

3D癌癥模型芯片技術(shù)手冊，here 

血腦屏障模型芯片

BBB 3D模型通過(guò)模仿與BBB上皮內皮細胞通訊的腦組織細胞的組織學(xué)來(lái)重建體內微環(huán)境。在該模型中，使用生理流體流很容易實(shí)現在Transwell模型中無(wú)法實(shí)現的剪切誘導的內皮細胞緊密連接。腦組織細胞和內皮細胞之間的相互作用很容易在此分析中觀(guān)察到。Transwell模型不允許實(shí)時(shí)顯示這些細胞的相互作用，這對于了解BBB微環(huán)境至關(guān)重要。

設計1的芯片-選項A（狹縫屏障）是一種高度通用的器官培養芯片，可用于以下方面的研究：

● 緊密連接蛋白：確定緊密連接蛋白的水平，即調節BBB的小帶閉合蛋白，claudins和occludins。

● 轉運蛋白：分析正常和功能異常的血腦屏障中轉運蛋白例如Pgp的功能。

● 藥物滲透性：評估治療劑和小分子在BBB內皮中的實(shí)時(shí)滲透性。

● 炎癥：了解炎癥反應對血腦屏障調節的潛在機制。

● 細胞遷移：可視化并量化免疫細胞在BBB中的實(shí)時(shí)遷移。

● 滲透性變化：對正常和功能異常的血腦屏障進(jìn)行基因組，蛋白質(zhì)組和代謝分析。

● 神經(jīng)毒性：分析化學(xué)，生物和物理試劑對血腦屏障細胞的毒性作用。

● 神經(jīng)腫瘤學(xué)：研究腫瘤細胞對血腦屏障的影響。 

該參考文獻介紹了BBB 3D模型應用的科學(xué)出版物

A Novel Dynamic Neonatal Blood-Brain Barrier on a Chip. S. Deosarkar, B. Prabhakarpandian, B. Wang, J.B. Sheffield, B. Krynska, M. Kiani. PLOS ONE, 2015 

3D BBB模型芯片的技術(shù)手冊，here 

毒理學(xué)模型

當前的體外模型在靜態(tài)條件下使用細胞的2D單層或3D聚集體來(lái)研究藥物毒性。這些模型無(wú)法重現體內的生理特征，例如被研究的特定器官的形態(tài)大小，生理血流和細胞（生物）組成。其他微流體模型采用基于膜的上下兩室架構，固有地限制了關(guān)鍵的所需功能，例如實(shí)時(shí)可視化以及同時(shí)分析多細胞培養物的能力。

具有設計1和2-選項A（狹縫屏障）的芯片是唯一具有實(shí)時(shí)光學(xué)監控和多隔室，多細胞架構且試劑需求低的3D毒理學(xué)模型。該器官芯片的其他好處是：

● 生理上逼真的形態(tài)，流體和3D細胞條件

● 具有所需器官特定架構的通用平臺

● 大大減少了成本和時(shí)間

● 易用的芯片使用協(xié)議

● 與標準分析儀器兼容，可用于芯片內和芯片外分析，包括用于系統生物學(xué)和生物信息學(xué)分析的Omic方法論 

毒理學(xué)模型芯片技術(shù)手冊，here 

炎癥模型（滾動(dòng)、粘附和遷移分析）

炎癥模型可以在現實(shí)和動(dòng)態(tài)的環(huán)境中研究整個(gè)炎癥的途徑。通過(guò)創(chuàng )建細胞共培養物和內皮細胞管腔，該芯片可模仿生理現實(shí)模型，其中包括流動(dòng)和剪切。該芯片可以實(shí)時(shí)跟蹤滾動(dòng)，粘附和遷移過(guò)程。

使用設計1或2-選項B（支柱屏障），您可以創(chuàng )建提供實(shí)際測試環(huán)境的炎癥模型，其中包括：

● 微血管環(huán)境中的生理切應力

● 具有完全封閉腔的體內類(lèi)血管形態(tài)

● 細胞間相互作用的共培養能力

● 單個(gè)實(shí)驗的實(shí)時(shí)定量滾動(dòng)，粘附和遷移數據 

炎癥模型芯片技術(shù)手冊，here 

如下視頻介紹了如何使用這些器官芯片

Alternate method for Priming the device - Passive Priming

Tumor Cell Seeding and Simple Migration Assay Setup

Co-Culture of Endothelial Cells