Modelo microfluido para imitar evento inicial de neovascularização

Ping Zhao; Xing Zhang; Xiao Liu; Li Wang; Haoran Su; Liyi Wang; Dongrui Zhang; Xiaoyan Deng; Yubo Fan

doi:10.3791/62003

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Artigo de método

Modelo microfluido para imitar evento inicial de neovascularização

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DOI:

10.3791/62003

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10 de abril de 2021

Ping Zhao¹ , Xing Zhang¹ , Xiao Liu¹ , Li Wang⁴ , Haoran Su¹ , Liyi Wang¹ , Dongrui Zhang¹ , Xiaoyan Deng³ , Yubo Fan¹^,²

¹Beijing Advanced Innovation Centre for Biomedical Engineering, Key Laboratory for Biomechanics and Mechanobiology of Chinese Education Ministry, School of Biological Science and Medical Engineering, Beihang University, ²School of Engineering Medicine, Beihang University, ³Artificial Intelligence Key Laboratory of Sichuan Province, School of Automation and Information Engineering, Sichuan University of Science and Engineering, ⁴Beijing Research Center of Urban System Engineering

Neste artigo

Resumo

Aqui, fornecemos um chip microfluido e um sistema microfluido de circulação de circulação automaticamente controlado e altamente eficiente que recapitula o microambiente inicial da neovascularização, permitindo que as células endoteliais (CE) sejam estimuladas pelo alto estresse da cisalhamento luminal, nível fisiológico de fluxo transendelial e distribuição de vários fatores de crescimento endotelial vascular (VEGF) simultaneamente.

Resumo

A neovascularização é geralmente inicializada a partir de uma vasculatura normal existente e o microambiente biomecânico das células endoteliais (CES) no estágio inicial varia drasticamente do processo seguinte de neovascularização. Embora existam muitos modelos para simular diferentes estágios de neovascularização, ainda falta um modelo 3D in vitro que capitula o processo inicial de neovascularização sob as estimulações correspondentes de microambientes normais de vasculatura. Aqui, reconstruímos um modelo 3D in vitro que imita o evento inicial de neovascularização (MIEN). O modelo MIEN contém um chip de brotação microfluido e um sistema de circulação de controle automático e altamente eficiente. Formou-se um microcanal funcional e perfusível revestido de endotélio e o processo de broto foi simulado no chip de brotação microfluídica. O microambiente fisiológico inicialmente da neovascularização foi recapitulado com o sistema de controle microfluido, pelo qual as CEs seriam expostas ao alto estresse da cisalhamento luminal, fluxo transendotelial fisiológico e várias distribuições de fator de crescimento endotelial vascular (VEGF) simultaneamente. O modelo MIEN pode ser facilmente aplicado ao estudo do mecanismo de neovascularização e mantém uma potencial promessa como uma plataforma de baixo custo para aplicações de triagem de medicamentos e toxicologia.

Introdução

A neovascularização acontece em muitos processos normais e patológicos^1,²^,³^,⁴, que incluem dois processos importantes em adultos, angiogênese e arteriogênese⁵. Além dos fatores de crescimento mais conhecidos, como o fator de crescimento endotelial vascular (VEGF)⁶, estimulações mecânicas, em especial o estresse da cisalhamento induzido pelo fluxo sanguíneo, é importante na regulação da neovascularização⁷. Como sabemos, a magnitude e as formas de estresse de tesoura varia....