【摘 要】
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血管系统在维持体内循环的稳态中发挥着重要作用,包括营养物质和气体的运输、体温的调节和组织间信号分子的运输。为了揭示血管疾病的病理生理机制以及促进对血管系统生化和生理过程的理解,近年来构建了许多模拟血管系统功能的体外血管模型。在这当中,血管芯片利用天然或合成细胞外基质填充微流控管路为内皮细胞提供了与体内相似的3D环境,并促进内皮细胞的功能性分化形成体外微血管网络。然而,目前常用的天然生物基质容易被污
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血管系统在维持体内循环的稳态中发挥着重要作用,包括营养物质和气体的运输、体温的调节和组织间信号分子的运输。为了揭示血管疾病的病理生理机制以及促进对血管系统生化和生理过程的理解,近年来构建了许多模拟血管系统功能的体外血管模型。在这当中,血管芯片利用天然或合成细胞外基质填充微流控管路为内皮细胞提供了与体内相似的3D环境,并促进内皮细胞的功能性分化形成体外微血管网络。然而,目前常用的天然生物基质容易被污染且操作复杂,批次差异性大,而合成细胞外基质缺乏内源性生物因子不利于促进功能性组织的形成。因此,非常有必要开发一种能够具有生物相容性、易于合成且具有内源性因子的材料用于细胞体外3D培养,从而构建新的体外微血管模型。针对这一问题,本工作提出一种DNA介导微血管网络形成的方法。通过原位聚合,在微管路内部生长出DNA聚合物,为内皮细胞提供生物相容性良好的柔性界面;在DNA聚合物中设计的血管内皮生长因子（VEGF）适配体能够特异性结合VEGF分子,可促进内皮细胞在其表面的功能性分化。这样DNA聚合物功能化的界面可以有效促进内皮细胞的生长及分化,从而诱导微血管网络的形成。此外,通过调节DNA聚合物中VEGF适配体密度,可以实现对微血管网络交联密度的调控。DNA介导微血管网络的形成将为血管芯片的构建提供了有力工具。为了研究早期动脉粥样硬化的生理病理过程,将DNA介导形成的微血管网络与多个电化学生物传感器集成构建了集成式血管芯片系统。采用氧化型低密度脂蛋白（ox-LDL）对微血管刺激模拟动脉粥样硬化早期病理状况,并动态监测了微血管中p H,ATP和ROS等多个参数指标。结果ox-LDL引起人脐静脉人皮细胞（HUVEC）线粒体功能障碍。总的来说,这种集成式的芯片系统可以用于疾病模型微生理状态的长期、无损监测,有望加快药物研发和药物筛选。
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