微流控技術(shù)能夠滿足藥物和化妝品開發(fā)對動物實驗替代品日益增長的需求。據(jù)麥姆斯咨詢報道，一支由新加坡科技研究局（A*STAR）下屬的制造技術(shù)研究院（Singapore Institute of Manufacturing Technology）的Zhiping Wang和醫(yī)療生物研究所（Institute of Medical Biology）的Paul Bigliardi帶領(lǐng)的多學(xué)科團(tuán)隊，已經(jīng)制作出一款信用卡大小的可擴(kuò)展器件，能夠同時促進(jìn)皮膚細(xì)胞的培養(yǎng)和測試。

這類動物測試的最先進(jìn)替代品依賴于皮膚的重建。然而，這些三維組織模型通常由容易收縮的膠原蛋白基質(zhì)上的靜態(tài)細(xì)胞培養(yǎng)生成。論文主要作者之一Gopu Sriram解釋道，“做滲透測試期間，當(dāng)膠原蛋白收縮時，我們無法確定處于觀察階段的化合物會透過皮膚還是透過裝置和皮膚之間的間隙?！睘榱私鉀Q上述問題，研究人員發(fā)明了一種方法，利用纖維蛋白在基質(zhì)上培養(yǎng)皮膚細(xì)胞，以防止皮膚收縮。皮膚細(xì)胞可以直接在進(jìn)行測試的微流控裝置中生長，無需進(jìn)一步操作或轉(zhuǎn)移。

在微流控裝置中培養(yǎng)的皮膚展現(xiàn)出了表皮成熟度的增強(qiáng)，即皮膚的頂部保護(hù)層。與標(biāo)準(zhǔn)皮膚等效物相比，表皮的厚度會增加將近兩倍。另一位主要作者Yuri Dancik表示，“與常規(guī)系統(tǒng)相比，增強(qiáng)的表皮與較低的化學(xué)滲透性相關(guān)?！盬ang補(bǔ)充道，“與傳統(tǒng)皮膚重建相比，就皮膚的屏障功能而言，皮膚芯片平臺能夠提供更好的皮膚形態(tài)和性能?！逼つw芯片也能使用市售的皮膚等效物或天然皮膚促進(jìn)下游檢測。

根據(jù)另一位主要作者M(jìn)assimo Alberti的觀點，上述改進(jìn)均源于對微流控裝置的使用。在靜態(tài)條件下，營養(yǎng)素和培養(yǎng)基被動地通過皮膚擴(kuò)散。相比之下，在微流控芯片中，連續(xù)的流體流動產(chǎn)生壓力，推動培養(yǎng)基通過基質(zhì)，并且可以充當(dāng)“細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)的應(yīng)激物，也可以激活一些機(jī)械觸發(fā)的信號通路，”他說。這種刺激作用也會促進(jìn)優(yōu)質(zhì)基底膜的形成，Sriram指出，一個“類似維可牢樣（Velcro-like）的蛋白質(zhì)層將表皮固定在稱為真皮的結(jié)締組織上?！?/p>

除了將他們的系統(tǒng)自動化，研究人員也正在改進(jìn)模型以更好地模仿自然的人體皮膚。Alberti表示，“研究人員計劃通過添加免疫細(xì)胞，增加皮膚屏障功能來增加模型的復(fù)雜性。他們還通過模擬血流動力學(xué)，實施額外的微環(huán)境控制來優(yōu)化微流控裝置以改進(jìn)系統(tǒng)狀態(tài)，使其更接近于人體皮膚?！?/p>