微流控軟骨芯片在軟骨細胞培養的應用

由于人口老齡化，骨關節炎（osteoarthritis，OA）這一常見疾病所造成的社會影響預計將急劇增加，其常見的治療方式為緩解疼痛或手術治療。OA治療藥物匱乏，主要源于缺乏準確的臨床前OA模型，在傳統2D培養和3D培養中，二者均不能準確的模擬軟骨細胞的動態培養微環境，以及在關節活動時，軟骨細胞所受到的特異性刺激，如持續的營養供給和特定的機械刺激。而微流控技術的引入，通過微流體控制和帶有“分層”結構的軟骨微流控芯片，為這一系列難題帶來了新的創新型解決方案。
本文介紹了一種微流控軟骨芯片及其細胞培養微流控系統，簡述使用微流控手段進行軟骨細胞培養的實驗機理。
 
微流控軟骨芯片
關節軟骨（Articular cartilage）覆蓋了關節的骨摩擦面，光滑且富有彈性，其主要功能是促進骨骼間的負荷傳遞，為關節活動提供緩沖與保護。關節軟骨由細胞間質和軟骨細胞組成，無血管和神經結構，營養物質由細胞間質輸送至軟骨細胞，關節活動時，外界機械刺激會促進營養物質的輸送。
一種能在一定程度上模擬以上條件的微流控軟骨芯片，其結構見下圖。