Transwell技術(shù)原理及Microfluidics-Transwell系統(tǒng)應(yīng)用

    Transwell作為一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)被廣泛用于細(xì)胞的趨化、遷移和侵襲實(shí)驗(yàn)中，不同類型的Transwell系統(tǒng)基本上均由上室、通透性膜和下室組成^[1]。Transwell的技術(shù)原理是改變通透性膜的孔徑大小，以允許上下室中生物因子、物質(zhì)或細(xì)胞透過，進(jìn)而研究物質(zhì)轉(zhuǎn)移和細(xì)胞間相互作用等^[2]。此項(xiàng)技術(shù)也已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于科研，如對(duì)氣道上皮細(xì)胞的研究^[3]，成纖維細(xì)胞的培養(yǎng)^[4]和癌細(xì)胞的趨化遷移研究^[5]等。

Transwell技術(shù)示意圖^[1]

      Transwell技術(shù)自誕生以來，在研究細(xì)胞共培養(yǎng)、趨化性、遷移、侵襲實(shí)驗(yàn)中都發(fā)揮了重要的作用，但是隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，科研工作者們對(duì)Transwell實(shí)驗(yàn)提出了更高要求，對(duì)小室中的微量細(xì)胞因子和細(xì)胞間信號(hào)聯(lián)系的研究也越來越多。為了解決精準(zhǔn)調(diào)控和監(jiān)管培養(yǎng)液中不同因子的含量以及變化的需求，全新升級(jí)的Microfluidics-Transwell系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它是建立在傳統(tǒng)Transwell系統(tǒng)上的細(xì)胞培養(yǎng)升級(jí)系統(tǒng)：Transwell系統(tǒng)搭配微流控技術(shù)，可以模擬體內(nèi)在流體環(huán)境下的細(xì)胞生長(zhǎng)情況，最大程度再現(xiàn)某種體內(nèi)流體環(huán)境，以保證細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞間聯(lián)系的“本真”狀態(tài)，達(dá)到不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/P>

Microfluidics-Transwell系統(tǒng)示意圖

全新升級(jí)的Microfluidics-Transwell系統(tǒng)在以下幾個(gè)方面盡顯優(yōu)勢(shì)：
1、可以精確控制下室培養(yǎng)液的種類、因子含量以及給液速度，盡可能模擬體內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)和流體環(huán)境，滿足多種實(shí)驗(yàn)需求；
2、可以精確定量下室培養(yǎng)液成分變化，檢測(cè)上下層培養(yǎng)細(xì)胞分泌的細(xì)胞信號(hào)物質(zhì)，更準(zhǔn)確地研究細(xì)胞間聯(lián)系；
3、可以再現(xiàn)流體環(huán)境并且更加真實(shí)地模擬腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移過程（腫瘤細(xì)胞內(nèi)滲、進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)、腫瘤細(xì)胞外滲、形成轉(zhuǎn)移灶等）。
近些年來微流控技術(shù)在一些基于Transwell體系的研究中發(fā)揮了極大的優(yōu)勢(shì)。

應(yīng)用案例一

應(yīng)用案列二

血腦屏障(blood-brain barrier, BBB)是一種重要的生物界面，調(diào)節(jié)血液和大腦之間不同分子的轉(zhuǎn)移，從而維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)環(huán)境。Saeideh Nozohouri等人在體外建立的血腦屏障模型中利用微流控系統(tǒng)控制培養(yǎng)液流動(dòng)和組分變化，以模擬體內(nèi)血液流動(dòng)[7]。該系統(tǒng)可以通過實(shí)時(shí)圖像的獲取和分析，調(diào)查從血管通道進(jìn)入受體組織腔的分子通透率。與傳統(tǒng)Transwell實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，結(jié)合微流控技術(shù)的Transwell系統(tǒng)可以更好地給體外血腦屏障模型提供類似體內(nèi)的生化環(huán)境，以評(píng)估機(jī)體對(duì)任何刺激的生理和病理反應(yīng)，為藥物開發(fā)和發(fā)現(xiàn)提供更準(zhǔn)確的體外模型。

參考文獻(xiàn)

1.  Liu, R., et al., A Comprehensive Landscape for Fibril Association Behaviors Encoded Synergistically by Saccharides and Peptides. 2021. 143(17).
2.  Zhang, C., et al., A Microfluidic Transwell to Study Chemotaxis. 2016. 342(2): p. 159-165.
3.  Bluhmki, T., et al., Development of a miniaturized 96-Transwell air–liquid interface human small airway epithelial model. 2020. 10(1): p. 13022.
4.  Fibroblast-like cells change gene expression of bone remodelling markers in transwell cultures %J European Journal of Medical Research. 2020. 25(1).
5.  Pradeep, C.R., et al., Modeling invasive breast cancer: Growth factors propel progression of HER2-positive premalignant lesions. 2011. 31(31): p. 3569-3583.
6.  Transwell Insert-Embedded Microfluidic Devices for Time-Lapse Monitoring of Alveolar Epithelium Barrier Function under Various Stimulations %J Micromachines. 2021. 12(4): p. 406.
7.  Nozohouri S, N.B., Al-Ahmad A, Abbruscato TJ. , Estimating Brain Permeability Using In Vitro Blood-Brain Barrier Models. Methods Mol Biol, 2021.