犬结肠类器官的培养与定位成像设计
2025 年 11 月 17 日，Scientific Reports 发表 OrganoidChip+ 微流控平台研究。德克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）团队希望将类器官培养、染色、定位和高内涵成像结合在一个装置内，减少不同实验步骤之间的组织转移。
研究采用犬结肠成体干细胞来源类器官进行验证。
装置包含培养区、侧向灌流通道及捕获区域。组织在培养区持续生长，后续可在原位置或预定捕获位置接受固定成像，减少运动模糊。
芯片设置 6 个类器官捕获区域，并以旁路通道维持液体交换。组织在捕获区的顶壁与玻璃底面之间受到轻度压缩，通过摩擦保持位置；旁路通道让培养液在捕获区被占用后仍能流动，使培养、定位和高倍观察在同一装置中衔接。
芯片培养与传统基质培养配对比较
团队比较芯片内培养和芯片外基质穹顶培养，持续观察 7 天。类器官逐渐形成隐窝样出芽结构，研究以间断明场成像追踪单个组织的大小及增长。
多数时间点的生长差异未达到统计显著，第 7 天的芯片内平均增长较高。研究还汇总 7 次实验的终点增长分布，比较不同位置及不同培养环境中组织的变化。
活性检测采用多种荧光信号区分存活及死亡细胞，并在不同放大条件下成像。芯片中的类器官与芯片外材料总体具有相近或略好的活性表现，显示装置中的培养、定位和后续测量没有造成明显的总体活性下降。
生长热图显示，传统基质穹顶外周的生长较快、中心较慢；芯片内也存在离入口越远生长越慢的趋势，但差异较小。靠近捕获区域的底部仍可见生长较快的类器官，支持多方向供液对培养环境的作用。
多柔比星处理后的氧化还原成像
研究进一步用多柔比星处理类器官，比较芯片内外的氧化还原相关指标。无标记双光子成像分别测量 NADH 和 FAD 信号，再计算 NADH/FAD 比值，通过空间图像分析组织代谢信息。
较强药物处理后，比值总体下降，类器官大小以及隐窝和腔体数量也减少。研究通过不同深度图像观察这些结构，同时用同次实验中芯片内外溶剂对照组的平均比值进行标准化，减少批次之间基础状态差异对比较的影响。
同一药物浓度下，芯片内外的氧化还原比值无显著差异。作者同时指出，芯片外样本在转移后难以追溯原培养位置；基质穹顶内营养供应的空间差异，以及转移过程中的操作和温度变化，都可能影响代谢测量。
免疫染色与三维组织结构观察
团队在芯片内完成免疫荧光染色和共聚焦观察。组织基质可能阻碍抗体进入，平台因此在后续染色阶段处理基质环境，再固定及捕获样本，减少将组织移出芯片后再次操作的步骤。
Chromogranin A 相关信号用于观察肠内分泌细胞，Ki-67 用于观察增殖细胞；细胞核、骨架及糖链相关信号补充组织边界与腔体信息。芯片内外各 6 个类器官的比较中，ChgA 阳性及 Ki-67 阳性细胞密度均无显著差异。
三维重建显示了腔体形态及相关细胞在组织中的位置。成像深度可达约 250 微米；随着深度增加，光散射增强，信号与背景之比下降。
当前捕获区适合约 250–550 微米的类器官，尺寸适用范围仍需扩大。研究以犬来源材料完成概念验证，作者计划继续测试人源材料，并扩展为 24 或 48 孔规格。
器件目前使用 PDMS，作者提出改用适合大规模制造的塑料材料，以减少疏水小分子的吸收。腔内 WGA 强信号提示可能存在黏液分泌细胞，后续仍需杯状细胞特异性标志物确认。