肝心芯片的多传感器连续药物损伤检测
把分泌蛋白电化学定量、环境传感和显微成像结合，连续记录两类组织的药物反应。
用途与模型
- 研究用途
- 观察肝与心连接条件下的药物损伤及动态分泌变化。
- 模型与细胞来源
- 原代人肝细胞或 HepG2/C3A 细胞构建肝模型，iPSC 心肌细胞构建心模型；图案化 GelMA/纤维蛋白组织。
- 方法版本
- 2017 年双组织芯片、APAP/DOX 与模块化自动取样版本
- 实验形式
- PDMS 微反应器、可编程阀流路、气泡去除模块、电化学检测模块及环境传感器。
材料与平台
- 组织培养
- 原代肝细胞在 5% 甲基丙烯酰化明胶（GelMA）内图案化；心肌细胞沿 50 μm 宽/间距条纹排列，外覆约 200 μm 纤维蛋白层。
- 检测
- 电化学抗体检测白蛋白、GST-α、CK-MB；环境记录温度/pH/氧；小型显微镜记录细胞形态和心肌搏动。
- 对乙酰氨基酚
- 原代肝心系统培养至 120 小时，第 72 小时加入 0/5/10 mM；灌流 200 μL/小时，终点活力与连续分泌信号并列比较。
- 多柔比星与卡培他滨
- 肝癌/心系统用 5/10 μM 多柔比星，最长 24 小时；卡培他滨 80 μM 用于比较肝心连接与单独心模型。
测量指标与分析
- 白蛋白分泌
- GST-α 释放
- CK-MB 释放
- 组织活力
- 心肌搏动频率和规律
- 细胞形态
- 温度/pH/氧
同一对组织按预设时点连续取样，平行系统另作统计；以终点活力及形态/凋亡检测对照分泌指标，环境传感信号独立解释。
研究设计与结果
实验条件比较
- 研究设计
- 不同药物浓度、两种肝细胞来源及单独/连接心模型比较，连续分泌指标与终点检测相互参照。
- 测试范围
- 各组至少 3 份样本，样本量在实验前估算；连续时点和平行系统分别分析。
- 参照体系
- 未处理/不同浓度；原代肝心与肝癌心系统；卡培他滨的单心/肝心连接比较。
- 研究结果
- APAP 使肝活力/白蛋白降低且 GST-α 增加，心指标变化较小；DOX 同时损伤肝癌与心肌，CK-MB 升高伴不规则搏动。
适用条件与研究局限
- PDMS 可吸附/吸收疏水小分子，原文记录高浓度 DOX 的材料损失。
- 组织为简化工程模型，连续传感及终点活力检测反映不同指标。
- 平台体积及组装复杂，氧传感会受 PDMS 气体通透影响。
来源与原文
- Multisensor-integrated organs-on-chips platform for automated and continual in situ monitoring of organoid behaviors原始研究 · Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America · 2017-03-06