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設(shè)計一個微流控系統(tǒng)來研究腫瘤球體在不同機械性能三維基質(zhì)中的生長

微流控 ? 來源:EngineeringForLife ? 作者:EFL ? 2022-12-06 16:46 ? 次閱讀
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癌細(xì)胞生長過程使周圍的基質(zhì)發(fā)生位移,導(dǎo)致細(xì)胞生長出現(xiàn)機械阻力。腫瘤的生長和重塑過程是由癌細(xì)胞及其周圍基質(zhì)的材料特性來調(diào)節(jié)的,然而這兩個實體之間的機械相互依存關(guān)系還未知。

近日,來自美國杜克大學(xué)的Shyni Varghese教授團隊通過微流控機械驅(qū)動破譯了3D環(huán)境中腫瘤球體生長的機制,研究成果以“Deciphering the Mechanics of Cancer Spheroid Growth in 3D Environments through Microfluidics Driven Mechanical Actuation”為題發(fā)表在Adv. Healthcare Mater. 期刊上。

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圖1 微流控系統(tǒng)用于3D癌癥球研究示意圖

該研究中,研究人員開發(fā)了一個微流控平臺,將腫瘤球精確地置于水凝膠中,同時對生長的球狀體和周圍的基質(zhì)進(jìn)行機械檢測。通過靜水壓力使充滿球狀體的水凝膠變形,接著使用共焦成像和有限元分析,推斷出球狀體和基質(zhì)的材料特性。對于嵌入軟水凝膠中的球狀體,可以檢測到基質(zhì)的楊氏模量在不連續(xù)的位置下降,并伴隨著局部的腫瘤生長。

與此相反,嵌入硬水凝膠中的球狀體盡管有生長,但并沒有明顯降低周圍基質(zhì)的楊氏模量。堅硬基質(zhì)中的球狀體利用其高體積模量進(jìn)行生長,并顯示出均勻的體積膨脹。

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圖2 微流控裝置加載充滿細(xì)胞的GelMA水凝膠

研究人員在微流控裝置中對充滿細(xì)胞的GelMA水凝膠進(jìn)行靜水加載后,應(yīng)用靜水壓力來機械地探測裝滿球狀體的水凝膠以及3D位移場量化水凝膠圓柱體和XZ橫截面中間橫向XY平面內(nèi)的無細(xì)胞水凝膠的變形。

球狀體在暴露于靜水壓力之前和之后,XY平面顯示在流體裝置底部以上50μm處。結(jié)果可以清晰看到癌癥球被含有熒光顆粒的GelMA水凝膠包圍,表明通過微流控系統(tǒng)來研究3D環(huán)境腫瘤球體生長的可行性。

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圖3 體積模量對硬水凝膠內(nèi)球狀體生長的作用研究

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審核編輯:劉清

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原文標(biāo)題:利用微流控系統(tǒng)破譯3D環(huán)境腫瘤球體生長機制

文章出處:【微信號:Micro-Fluidics,微信公眾號:微流控】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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