集成化六通道微流控细胞迁移芯片的研制及应用

目的 探究解决当前细胞迁移研究方法中通量低、难以建立稳定的浓度梯度并实时观察细胞迁移行为等问题.方法 该文设计了一款六通道阵列微流控芯片.首先,使用有限元分析软件COMSOL Multiphysics 5.5进行多物理场建模和数值模拟以分析细胞迁移主管道的流动行为;然后,通过测试健康人中性粒细胞在该微流控芯片中对于不同类型趋化因子梯度的趋化反应来验证该设备的通量优势;接下来,通过分析6例Ⅱ型糖尿病患者和3例健康人的中性粒细胞的迁移速度,进一步验证了环形六通道阵列微流控芯片的临床适用性;最后,使用Pearson系数分析糖尿病患者中性粒细胞趋化功能与患者部分生理指标的相关性.结果 仿真软件模拟管道内部的浓度梯度数据与管道实时荧光测试数据相拟合;健康人中性粒细胞在100 nmol/L白细胞介素-8(IL-8)环境下,其平均迁移速度为(0.21±0.01)μm/s,在100 nmol/L N-甲酰-L-甲硫氨酰-L-白氨酰-L-苯丙氨酸(fM-LP)环境下为(0.22±0.01)μm/s;在健康人与糖尿病患者中性粒细胞迁移实验对比中,健康人中性粒细胞趋化速度为(0.19±0.01)μm/s,糖尿病患者中性粒细胞趋化速度为(0.15±0.02)μm/s;相关性分析表明Ⅱ型糖尿病患者中性粒细胞迁移速度与糖化血红蛋白呈负相关.结论 该文所设计的高通量微流控芯片能快速、稳定地检测细胞的迁移功能,可以作为细胞迁移研究的新工具.