用于类器官/器官芯片的便携式微流控自动灌流系统开发

类器官技术是近年发展的前沿生物技术，是一种三维（3D）细胞培养系统，能够模拟真实器官的细胞与细胞、细胞与基质之间的相互作用，以及其解剖学甚至功能特征。器官芯片技术，是一种微流控芯片上的人体器官微生理系统，通过引导和操纵微量的溶液，可以创建包含一个或多个组织特定功能的环境。简单而言，两者都是人体生理和疾病的有效模拟者，类器官更偏向生物学，而器官芯片则是一种典型的生物工程交叉前沿技术。

细胞培养是类器官/器官芯片技术应用的一个重要环节，它的核心思想是将细胞培养与微流控技术相结合，通过微通道和微流体操纵技术，实现对细胞的高度精确地控制和监测。这使得研究人员可以在非常小的尺度上进行细胞培养实验，以模拟更自然的生理环境。

近期，瞬知科技面向国内外类器官/器官芯片应用，推出全球最小、可放置到细胞培养箱的便携式微流控自动灌流系统MPC2，可用于多种类器官/器官芯片模型，兼容几乎所有类型的器官芯片，灌注和循环等培养操作均可自动化完成。半个巴掌大的MPC2，重量不到130 g，40 cm × 40 cm的细胞培养箱最多可以放下个20个MPC2，可轻松从细胞培养箱转移至显微镜下做细胞成像或细胞分析。此外，该系统自带2节5号电池，续航长达120小时，可以支持PC客户端等远程控制，从而支持完成大部分的器官培养，适合对器官培养自动化和重复性有要求的研究人员，尤其适合需要将整个培养装置放入培养箱减少环境污染的研究人员。

瞬知便携式微流控自动灌流系统MPC2，基于瞬知科技屡获殊荣、屡受考验的微流控MEMS芯片泵技术，可优化和设置细胞培养流程，以满足对特定细胞类型培养的输注速率需求。全套便携式自动灌流系统可置于细胞培养箱内保持一致且可控的环境，实现饲养细胞、清除废弃物和培养液循环利用等关键流程自动化直至收获目标细胞。其创新的微流控MEMS芯片泵技术，可程序控制智能调节线性流速，适合CHO、293、NK、T细胞等的高密度培养，同时MPC2能够快速轻松地在3D组织模拟物中自动化控制微流体，用于长期细胞培养，产生信息丰富的分析。

图1MPC2在类器官/器官芯片细胞实验中的应用

总而言之，瞬知便携式微流控自动灌流系统MPC2具有以下产品特点：

（1）便携式：半个巴掌大小（95mm × 76mm × 25 mm），可单手持有，便于携带，适合安装在大多数实验室空间，包括较小的工作台空间；

（2）减少污染：MPC2和细胞培养载具可完全置于标准的细胞培养箱，无外接管线，减少细菌污染。不需购买特殊仪器设备；

（3）超长续航：内置2节5号干电池，支持120小时超长续航灌流（1 mL/H）；

（4）输注精度高（0.5%），支持超宽输注范围（0.5μL/H ~ 10 mL/H）；

（5）可以快速安装：不像其他复杂的体系，MPC2可在几分钟内安装好；

（6）开放的灌流系统：允许技术人员和科学家在细胞培养过程中利用开放的灌流系统进行加药、取样和监测分析；

（7）允许并行分析：MPC2设备和耗材支持使用微流体将两个或多个组织系统连接起来的使用案例，这类实验提供了非常有价值的数据，可揭示多个器官如何相互作用和对刺激的反应；

（8）编程灌注：可实现自动控制微流体，提供全天候细胞培养。液体流量可以编程，使可进行长时间的实验设计，模拟动态生物学过程以及药代动力学控制，用户干预最小化，科学家无需加班或轮班。

图2 MPC2在整合多器官芯片体系中应用



图3 多个MPC2放置于培养箱里

此外，瞬知便携式微流控自动灌流系统MPC2可扩展应用于以下领域：

（1）类器官培养：肠、肝、肺、肾脏以及多器官应用；

（2）疾病模型：NASH/NASH（非酒精性脂肪肝炎症/病）模型、HBV乙肝病毒感染模型、屏障模型研究（皮肤、肠道、肺）等；

（3）药物研发：DILI（药物引起的肝损伤）、肝脏毒性、药物的肠道吸收和肝脏代谢等。

审核编辑：刘清