功率放大器行業(yè)案例分享：通過微流控水凝膠微球培養(yǎng)出心臟組織微球
微流控技術(shù)是一種通過微小的通道和微型裝置對流體進行精確操控和分析的技術(shù)。它是現(xiàn)代醫(yī)學技術(shù)發(fā)展過程中的一種重要的生物醫(yī)學工程技術(shù)，具有廣泛的應用前景和重要性。它在高通量分析、個性化醫(yī)療、細胞篩選等方面有著巨大的潛力，Aigtek安泰電子今天就將為大家分享一篇微流控領域研究成果，一起接著往下看吧~
為了滿足心臟再生醫(yī)學的需求，需要在可擴展的懸浮培養(yǎng)系統(tǒng)中對人誘導多能干細胞(hiPSCs)直接進行誘導分化，生成工程心臟組織。來自AuburnUniversity的ElizabethA.Lipke教授團隊直接對水凝膠封裝的hiPSCs進行誘導分化，制備了功能性心臟組織微球。這種心臟組織微球在生物制造、多孔板藥物篩選和基于注射的再生治療中具有巨大的應用前景
研究者采用改進的微流控技術(shù)，通過微流控細胞包封系統(tǒng)快速制備均勻的球形水凝膠。在該系統(tǒng)中，含有細胞的前體水溶液通過微流控裝置的頂部入口泵入，礦物油通過裝置的底部進口泵入，兩個入口水流在裝置t形路口匯合。微球通過乳化形成，并通過垂直的出口通道進行光交聯(lián)，并用培養(yǎng)基進行收集。封裝后，hiPSCs密度高且形態(tài)完整。每分鐘大約生產(chǎn)45個hiPSCs微球，并嚴格控制尺寸和圓度。hiPSCs微球在心臟分化開始前繼續(xù)增殖和生長。包封后，細胞首先在原來的水凝膠邊界內(nèi)生長，保持最初的微球直徑。通過免疫熒光標記冰凍切片的細胞核，可見整個微球中細胞密度很高。（圖1）
圖1心臟組織微球的生產(chǎn)
心臟分化開始后，細胞先在微球邊界內(nèi)生長，然后在微球邊界外生長，產(chǎn)生密度更大、圓度更小的組織。對于兩種不同的hiPSCs，XTT檢測結(jié)果證實第1天的代謝活性高于第2天。并且活細胞和增殖細胞數(shù)量增加。通過對細胞微球分化前和分化過程中的剛度進行評估后發(fā)現(xiàn)，該微球為細胞在分化過程中提供了更加生理的微環(huán)境。這種暫時的組織硬度增加伴隨著細胞形態(tài)的變化，從第0天的圓形細胞集落到分化后的伸長細胞，表明心臟分化。（圖2）
圖2充滿細胞的微球生長形成統(tǒng)一的組織
懸浮培養(yǎng)的微球在分化第8天開始自發(fā)收縮。從第0天(分化起始），到第12天，心臟分化過程中細胞密度增加。通過心臟標記物、心肌肌鈣蛋白T(cTnT)、α-肌動蛋白(αSA)和功能蛋白Cx43的免疫染色，觀察整個微球和切片的CM分布和形態(tài)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在心臟分化過程中，多能性基因Oct4的表達下降。從第10天到第30天，心室CM基因MLC2v和心臟基因βMHC的表達顯著增加。這些結(jié)果與CM發(fā)育和成熟過程中的表達模式一致。αMHC的表達從第10天到第20天增加，然后從第20天到第30天下降，此外，第10、20和30天心臟微球的功能間隙連接蛋白Cx43表達相似。（圖3）
圖33D心臟微球分化使CM產(chǎn)量高，批次間重現(xiàn)性好，基因表達適宜
隨著培養(yǎng)時間的延長，包裹細胞的微球分化為成熟的心臟組織。通過對培養(yǎng)一年以上的微球連續(xù)冰凍切片的檢查，根據(jù)αSA陽性表達，心肌細胞存在于整個心臟組織微球中。ECT微球分泌細胞外基質(zhì)(ECM)，心臟微球切片Masson三色染色顯示，從第28天到第98天，整個微球和周圍邊緣的膠原沉積增加。心臟微球的某些部分含有高度組織結(jié)構(gòu)和排列的細胞，類似天然的心臟組織結(jié)構(gòu)。掃描電鏡顯示微球表面光滑，顯示心臟分化過程中基質(zhì)的細胞重構(gòu)。
圖4工程心臟組織微球表現(xiàn)出成熟細胞的特征
為了成功地將工程心臟組織應用到再生醫(yī)學和藥物篩選，研究者使用多極陣列(MEA)評估了20天工程心臟微球?qū)λ幚韺W刺激的反應以及工程心臟微球?qū)﹄娖鸩姆磻＝Y(jié)果發(fā)現(xiàn)工程心臟能夠在MEA和光學測圖平臺上對藥物治療和電起搏產(chǎn)生適當反應，以及不斷增加的收縮和松弛速度，表明在工程心臟組織微球內(nèi)產(chǎn)生的心肌細胞的功能。
圖5微球CMs對藥理學和電刺激反應表明功能
綜上所述，在本研究中，研究者使用定制的微流控系統(tǒng)將hiPSCs快速封裝在PEG-纖維蛋白中，以產(chǎn)生大小和形狀均勻的微球，具有高細胞活力，并保持增殖和多能表型。這些hiPSC微球隨后分化為具有高CM產(chǎn)量的功能性工程心臟組織微球，對外界電和藥理學刺激有適當?shù)姆磻⒖稍陂L期培養(yǎng)中維持自發(fā)收縮。該方法能以自動化和可擴展的方式制造用于臨床轉(zhuǎn)化和高通量藥物測試應用的工功能化載hiPSCs微球，這對未來的細胞治療應用是必要的。
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一般微流控研究中會用到較高電壓，這時候就需要一款能夠穩(wěn)定輸出高電壓的高壓放大器來進行驅(qū)動，ATA-7000系列功率放大器，最大輸出電壓可達10kVp-p（±5kVp），帶寬（-3dB）DC~5kHz，電流20mAp，功率100Wp，可以幫助研究人員更好地完成實驗。
ATA-7050電壓放大器參數(shù)
PS：論文原文Engineered cardiac tissue microsphere production through direct differentiation of hydrogel-encapsulated human pluripotent stem cells發(fā)表于雜志Biomaterials上。
以上就是本次關于通過微流控水凝膠微球培養(yǎng)出心臟組織微球以及功率放大器的全部內(nèi)容介紹，希望能幫助大家對功率放大器有更深入的了解，想要了解更多電壓放大器的相關應用案例的工程師歡迎繼續(xù)關注我們。
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