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更新時(shí)間:2022-04-18 09:47:38瀏覽次數(shù):186次
聯(lián)系我時(shí),請(qǐng)告知來(lái)自 化工儀器網(wǎng)血液動(dòng)力學(xué)微環(huán)境模型系統(tǒng)
應(yīng)用領(lǐng)域 | 醫(yī)療衛(wèi)生,環(huán)保,化工,農(nóng)業(yè) | 產(chǎn)品名稱 | DIV-毛細(xì)血管模型 |
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美國(guó)flocel動(dòng)態(tài)體外模塊化毛細(xì)血管-小靜脈模塊化系統(tǒng)(也可用作多功能血管模擬系統(tǒng):腦血管模擬系統(tǒng)、毛細(xì)血管模擬系統(tǒng)、神經(jīng)血管模擬系統(tǒng))
-小盒式腦血管生理學(xué)研究裝置
flocel該多功能血管模擬系統(tǒng)是一種基于涂覆蛋白中空纖維管內(nèi)外側(cè)接種細(xì)胞或直接對(duì)接、或真實(shí)血管,配套脈動(dòng)流泵,可用來(lái)模擬腦血管/毛細(xì)血管/神經(jīng)血管/毛細(xì)血管-小靜脈等體外血管微環(huán)境系統(tǒng),可以長(zhǎng)期培養(yǎng)。
該系統(tǒng)原理機(jī)制
計(jì)算機(jī)程控的四通道脈動(dòng)流泵對(duì)3D結(jié)構(gòu)的中空纖維管及其上細(xì)胞施加脈動(dòng)等流(也可模擬流體剪切應(yīng)力)作用,該纖維由允許蛋白質(zhì)與纖維基質(zhì)疏水結(jié)合的材料制成。被設(shè)計(jì)成涂有適當(dāng)?shù)幕|(zhì)蛋白,例如纖連蛋白、膠原蛋白、明膠或其他在接種到纖維內(nèi)壁時(shí)促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞附著的蛋白質(zhì)。纖維的管腔中和纖維管外側(cè)可以接種不同細(xì)胞,
也可以直接在脈動(dòng)泵上對(duì)接和真實(shí)血管來(lái)實(shí)現(xiàn)各種血管微環(huán)境模擬??梢赃M(jìn)行長(zhǎng)期血管微環(huán)境動(dòng)態(tài)培養(yǎng)。
人類腦血管網(wǎng)絡(luò)不同段生理功能行為能力,人類腦血管網(wǎng)絡(luò)模擬裝置,毛細(xì)管-微靜脈模擬系統(tǒng),毛細(xì)管-微靜脈模型,腦血管生理學(xué)模擬系統(tǒng),毛細(xì)管-小靜脈系統(tǒng)流變特性分析裝置,DIV-毛細(xì)血管模型,腦血管生理學(xué)科研設(shè)備裝置,腦脈管系統(tǒng)屏障,血管體外模型系統(tǒng)
該系統(tǒng)體外細(xì)胞培養(yǎng)模塊包含一種*的中空纖維,該纖維由允許蛋白質(zhì)與纖維基質(zhì)疏水結(jié)合的材料制成??墒褂?70%乙醇/水潤(rùn)濕纖維以激活纖維并允許蛋白質(zhì)附著。細(xì)胞培養(yǎng)模塊的推薦應(yīng)用是在慢性流動(dòng)或和剪切應(yīng)力條件下培養(yǎng)內(nèi)皮等細(xì)胞。它們被設(shè)計(jì)成涂有適當(dāng)?shù)幕|(zhì)蛋白,例如纖連蛋白、膠原蛋白、明膠或其他在接種到纖維內(nèi)壁時(shí)促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞附著的蛋白質(zhì)。也可以使用標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞培養(yǎng)基中的 10% FBS 溶液。以這種方式附著的內(nèi)皮細(xì)胞可以承受各種水平的可重復(fù)剪切應(yīng)力,以進(jìn)行長(zhǎng)達(dá) 28 天或更長(zhǎng)時(shí)間的長(zhǎng)期培養(yǎng)。當(dāng)在這些條件下生長(zhǎng)時(shí),內(nèi)皮細(xì)胞的行為與在靜態(tài)培養(yǎng)中生長(zhǎng)時(shí)非常不同。內(nèi)皮細(xì)胞將平放,形成單層并朝向培養(yǎng)基流動(dòng)方向,形成緊密連接。在慢性剪切應(yīng)力下培養(yǎng)內(nèi)皮細(xì)胞被認(rèn)為是一個(gè)更生理的環(huán)境,更接近理想的體內(nèi)條件。
我們開發(fā)了一種使中空纖維壁透明的新方法,以便于對(duì)管腔中的細(xì)胞進(jìn)行成像。
美國(guó)flocel DIV-BBB模型(上圖)
DIV-毛細(xì)血管模型,腦血管生理學(xué)模擬模型裝置系統(tǒng),人工腦血管系統(tǒng),毛細(xì)血管-小靜脈模型系統(tǒng),毛細(xì)血管流動(dòng)模型裝置,腦脈管系統(tǒng)屏障,動(dòng)態(tài)毛細(xì)血管模型,人造腦血管系統(tǒng),人類腦血管網(wǎng)絡(luò)模擬裝置,腦血管生理學(xué)模擬系統(tǒng)
小靜脈節(jié)段(上圖)
腦血管生理學(xué)的研究對(duì)于了解神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病機(jī)制和藥物的藥代動(dòng)力學(xué)至關(guān)重要。適當(dāng)?shù)捏w外模型通常不能代表體內(nèi)生理學(xué)。為了解決這些問(wèn)題,我們建議使用一種新的系統(tǒng),該系統(tǒng)密切模仿人類腦血管系統(tǒng)的毛細(xì)血管和靜脈段,同時(shí)還允許對(duì)實(shí)驗(yàn)變量及其操作進(jìn)行廣泛控制。
系統(tǒng)的中空纖維內(nèi)外側(cè)可以接種細(xì)胞,配套的脈動(dòng)流泵以及跨膜電阻測(cè)量?jī)x可用于體外仿真腦血管、毛血管各種血管模擬仿真等、
使用中空纖維技術(shù),我們修改了現(xiàn)有的血腦屏障 (BBB) (DIV-毛細(xì)血管) 動(dòng)態(tài)人工模型,以涵蓋腦循環(huán)系統(tǒng)的遠(yuǎn)端毛細(xì)血管后 (DIV-小靜脈) 段。該人工腦血管系統(tǒng)由串聯(lián)連接到小靜脈段的 BBB 模塊組成。泵產(chǎn)生脈動(dòng)流,動(dòng)脈壓力供給系統(tǒng)。毛細(xì)管模塊的灌注液達(dá)到與原位觀察到的水平相當(dāng)?shù)募羟袘?yīng)力、壓力和流速。內(nèi)皮細(xì)胞暴露于流動(dòng)和腔外星形膠質(zhì)細(xì)胞刺激允許形成具有與體內(nèi)相當(dāng)?shù)目鐑?nèi)皮電阻(TEER;> 700 ohm cm2)和蔗糖滲透性(< 1X10-u cm/sec)的高選擇性毛細(xì)血管 BBB .試圖重現(xiàn)小靜脈血流動(dòng)力學(xué)微環(huán)境特征的小靜脈模塊被介質(zhì)灌注,導(dǎo)致剪切應(yīng)力和管腔內(nèi)壓力水平低于毛細(xì)血管中的水平。由于細(xì)胞和血流動(dòng)力學(xué)因素的改變,小靜脈段的血管床比 BBB 的血管床更不嚴(yán)格(TEER <250 Ohm cm2;蔗糖 > 1X10-4 cm/sec)。外腔人腦血管平滑肌細(xì)胞用于復(fù)制小靜脈外腔細(xì)胞組成。
DIV-BBB與小靜脈節(jié)段相結(jié)合所提供的*特征將切實(shí)擴(kuò)展我們剖析和研究人類腦血管網(wǎng)絡(luò)不同節(jié)段的生理和功能行為的能力。
毛細(xì)血管血腦屏障模型,血管體外模型系統(tǒng),腦脈管系統(tǒng)屏障,動(dòng)態(tài)毛細(xì)血管模型,腦血管生理學(xué)研究裝置,毛細(xì)管-小靜脈系統(tǒng)流變特性分析裝置,腦血管生理學(xué)科研設(shè)備裝置,腦血管生理學(xué)模型系統(tǒng),人造腦血管系統(tǒng),腦血管生理學(xué)模擬模型裝置系統(tǒng)
圖 1 DIV 毛細(xì)血管模型的示意圖。 注意系統(tǒng)如何概括流變學(xué)和細(xì)胞學(xué)
相應(yīng)的體內(nèi)腦血管節(jié)段的特征
確定小靜脈 (n=19) 模塊以模擬體內(nèi)相應(yīng)腦血管節(jié)段的流變特性(跨壁壓力、流速和剪切應(yīng)力)[23]。對(duì)于本文所示的實(shí)驗(yàn),流速在每分鐘 4.6 和 5.3 mL 之間。
請(qǐng)注意,當(dāng)流量先通過(guò)毛細(xì)管,然后通過(guò)小靜脈段時(shí)觀察到顯著的壓力降低(參見圖 1B)。我們的數(shù)據(jù)顯示,透壁壓力和剪切應(yīng)力與相應(yīng)的體內(nèi)觀察結(jié)果一致(見表 1)。
此外,計(jì)算機(jī)控制的泵送機(jī)制使我們能夠重現(xiàn)廣泛的灌注場(chǎng)景,每個(gè)場(chǎng)景都以不同水平的剪切應(yīng)力、腔內(nèi)壓力、搏動(dòng)率為特征,以重現(xiàn)心跳/分鐘。
體外毛細(xì)血管系統(tǒng)可以模擬體內(nèi)相應(yīng)血管節(jié)段的流變學(xué)特征
圖 2A 顯示了血流動(dòng)力學(xué)中發(fā)生的變化
與灌注有關(guān)的毛細(xì)血管和小靜脈段的剖面(透壁壓力和剪切應(yīng)力)。
請(qǐng)注意,灌注速率的增加決定了顯著
毛細(xì)血管段的剪切應(yīng)力 (dynes/cm2) 和壁內(nèi)壓力 (mmHg) 成比例增加(圖 2A - 左圖;紅點(diǎn))。表 1 顯示了體內(nèi)和體外參數(shù)之間的比較。
在小靜脈段中測(cè)量的相應(yīng)剪切應(yīng)力和壁內(nèi)壓力的變化明顯不那么明顯(圖2A-左面板;藍(lán)點(diǎn))。請(qǐng)注意(參見圖 2B),將毛細(xì)管模塊的管腔輸出連接到小靜脈的管道不會(huì)影響流動(dòng)的流變特性。這通過(guò)比較后毛細(xì)管段(后 CAP)與前靜脈(前 VEN)壓力值來(lái)顯示。因此,從血流動(dòng)力學(xué)的角度來(lái)看,這兩個(gè)模塊表現(xiàn)為一個(gè)連續(xù)的血管系統(tǒng),但在體內(nèi)表現(xiàn)出不同的毛細(xì)血管和毛細(xì)血管后流變特征。
表 1 并排比較體外與體內(nèi)測(cè)量的流變參數(shù)
(圖1)
圖 2 DIV 毛細(xì)管-小靜脈系統(tǒng)的流變特性。 圖 A:毛細(xì)血管和小靜脈段在灌注方面的血流動(dòng)力學(xué)曲線。 面板 B:請(qǐng)注意,毛細(xì)管腔和小靜脈腔之間存在模塊間連接器并沒有改變流動(dòng)的流變曲線。 星號(hào)“*"表示毛細(xì)血管和小靜脈之間透壁壓的統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著差異(n=4;p<0.05)。
腦血管段生理特征反應(yīng)重新裝置系統(tǒng),動(dòng)態(tài)毛細(xì)血管模型,動(dòng)態(tài)毛細(xì)血管模型系統(tǒng),腦血管生理學(xué)模擬系統(tǒng),人工腦血管系統(tǒng),血管體外模型系統(tǒng),腦血管生理學(xué)模型系統(tǒng),腦循環(huán)模型模擬系統(tǒng),毛細(xì)血管血腦屏障模型,人類腦血管網(wǎng)絡(luò)不同段生理功能行為能力
(圖2)
圖 3 體外毛細(xì)血管和小靜脈血管床的并排比較。面板 A:注意與小靜脈(低 TEER)相比,毛細(xì)血管系統(tǒng)如何允許形成非常嚴(yán)格的血管床(高 TEER)。 (面板 B)。另請(qǐng)注意,在小靜脈水平的剪切應(yīng)力下建立的毛細(xì)血管段和暴露于毛細(xì)切應(yīng)力水平的 enules 模塊形成了相當(dāng)?shù)偷膰?yán)格屏障,這表明腔外星形膠質(zhì)細(xì)胞和高剪切應(yīng)力水平對(duì)于發(fā)展緊密的血管床是必要的(圖 C)TEER毛細(xì)血管和小靜脈模塊中的蔗糖滲透性相關(guān)性。 sigmoid 曲線象征著 TEER 和我們之前確定的滲透率之間的理想相關(guān)性 [55]。注意毛細(xì)血管(滲透性較低)和小靜脈(滲透性強(qiáng))之間的 ≈ 2 個(gè)數(shù)量級(jí)的差異。毛細(xì)管模塊中形成的更嚴(yán)格的血管床可以根據(jù)辛醇-水分配系數(shù) (XlogP) 區(qū)分藥物滲透性,其選擇性明顯高于小靜脈(圖 D)。星號(hào)“*"表示有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的差異(n=4;p<0.05)。
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流速和剪切應(yīng)力:
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計(jì)算纖維管腔側(cè)剪應(yīng)力的公式為:
T = (4ηQ/πR3)
其中:
T = 剪切應(yīng)力(達(dá)因/cm2)
η = 粘度(達(dá)因秒/cm2)
Q = 流體流速(毫升/秒/纖維)
R = 內(nèi)半徑
含有 10% FBS 的細(xì)胞培養(yǎng)基的粘度約為 0.008 dyne sec/cm,
- 流體流速必須從 ml/min 轉(zhuǎn)換為 ml/sec,
- 模塊中有 19 根纖維,因此流體流量必須除以 19,
- 光纖內(nèi)半徑為 300μm (0.03 cm),因此 R3 = 0.000027,
- 每根纖維 1 毫升/分鐘的流速 = 0.0167 毫升/分鐘,
20 毫升/分鐘的剪切應(yīng)力 = 3.95 達(dá)因/厘米
我們的技術(shù)超越Endohm細(xì)胞培養(yǎng)室和Transwell細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)品,但也能與它們兼容:
系統(tǒng)組成部分及功能參數(shù):
1、中空纖維柱、、真實(shí)血管
該纖維由允許蛋白質(zhì)與纖維基質(zhì)疏水結(jié)合的材料制成??墒褂?70% 乙醇/水潤(rùn)濕纖維以激活纖維并允許蛋白質(zhì)附著。它們被設(shè)計(jì)成涂有適當(dāng)?shù)幕|(zhì)蛋白,例如纖連蛋白、膠原蛋白、明膠或其他在接種到纖維內(nèi)壁時(shí)促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞附著的蛋白質(zhì)。纖維的管腔中和纖維管外側(cè)可以接種細(xì)胞
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特點(diǎn):
•可控的內(nèi)腔與管腔體積比
•緊湊的尺寸(只有2.75英寸長(zhǎng))
•電極內(nèi)置在盤盒中。
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優(yōu)勢(shì):
•與真實(shí)體內(nèi)的體積比相當(dāng)
•減少所需細(xì)胞的數(shù)量
•跨內(nèi)皮電阻(TEER)測(cè)量很容易執(zhí)行
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•盤盒為一次性使用,無(wú)需重裝。
•成本低
規(guī)格(如果標(biāo)準(zhǔn)版不滿足,可定制):
•疏水性的毛細(xì)管Accurel® PP Q3/2
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•跨毛細(xì)管間孔隙: 0.2 µm
•中空纖維數(shù)量: 19根
•內(nèi)腔總內(nèi)容積: 0.0123 in3 = 0.202 cm3
•管腔的總內(nèi)表面積: 2.09 in2 = 13.5 cm2
•腔外空間的容積 (細(xì)胞外液ECS): 0.070 in3 = 1.15 cm3
•ECS中中空纖維的總面積: 3.50 in2 = 22.6 cm2
2、跨內(nèi)皮電阻測(cè)定組件(TEER Measurement System)
TEER 測(cè)量的特征
可同時(shí)測(cè)量多達(dá)四個(gè)模塊的阻抗和相角
用戶自定義頻率掃頻范圍為1hz - 5000hz,分辨率為0.1 Hz。
帶有自動(dòng)觸發(fā)器的用于樣品間隔記錄的定時(shí)功能
峰值與峰值的激發(fā)電壓在5 mV - 60 mV之間,分辨率為0.1 mV
將測(cè)試參數(shù)、時(shí)間戳和數(shù)據(jù)自動(dòng)保存到.xls或.csv文件中
跨內(nèi)皮電阻(TEER)測(cè)量
跨內(nèi)皮電阻(TEER)測(cè)定為血腦屏障的完整性提供了一個(gè)快速簡(jiǎn)捷的評(píng)價(jià)模型。該動(dòng)態(tài)體外血腦屏障模型有與體內(nèi)血腦屏障相近的跨內(nèi)皮電阻,可達(dá)到>1000 Ω-cm2, 而與之相對(duì),單層模型通常只有<200 Ω-cm2。
特點(diǎn)
●跨內(nèi)皮電阻測(cè)定范圍:>1000 Ω-cm2
●可在多重頻率下測(cè)定阻抗
●低電壓設(shè)定:60mV
●可對(duì)4個(gè)裝置進(jìn)行自動(dòng)多重處理
●USB接口
3、四通道脈動(dòng)流泵-基于計(jì)算機(jī)程控的脈動(dòng)流泵
Flocel四通道灌流泵模擬的脈動(dòng)動(dòng)作。四元泵包含四個(gè)小型、易于配置的脈動(dòng)泵,能夠持續(xù)流過(guò)DIV-BBB模型。每個(gè)泵都是單獨(dú)控制的,允許進(jìn)行多達(dá)四個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)
特點(diǎn):
四個(gè)濾筒的流量和泵速是獨(dú)立控制的。
外部24 VDC墻壁插入式電源
系統(tǒng)從其軟件接收程序命令
好處:
該系統(tǒng)支持四個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)。
它將保育箱內(nèi)的熱量降至
個(gè)線性致動(dòng)器的規(guī)格
泵速:0-100 BPM
流速:0.1–50毫升/分鐘,取決于客戶的規(guī)格
外部+24伏直流電源
功耗:7.5瓦
重量:5.8盎司
4、程控電腦軟件
Flocel系統(tǒng)用尸通過(guò)系統(tǒng)自簾的DIV-BBB 軟件包進(jìn)行操作, 為TEER和蠕動(dòng)泵的測(cè)試參數(shù)的動(dòng)態(tài)修改提供了一個(gè)直現(xiàn)的界面。TEER用戶界面顯示了原胎數(shù)據(jù)輸出、頻率、時(shí)間等參額選擇。蠕動(dòng)泵的用戶界面通過(guò)允許每個(gè)獨(dú)立的泵頭選擇流速和不同的正litE)皮形,簡(jiǎn)化了設(shè)置四個(gè)j刷刷霍j主通道的任務(wù)。
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