机械力刺激动态多功能人体组织器官模型系统

该系统将3D细胞培养与机械刺激微环境相结合，该系统集成了大多数人体器官生理/疾病状态的关键要素—3D环境和机械刺激，成功研制了下一代跳动片上器官，从而可以提供更可靠，反应迅速且价格合理的临床前模型来筛选药物的益处和安全性。

一、牵张刺激：

能够提供单轴拉伸变形。 它适用于培养体内经历拉伸刺激的所有那些组织（即，心脏，肌腱，肌肉..）。

二、压缩刺激

能够提供压缩刺激。 它适用于培养所有在体内经历压缩刺激的组织（即软骨，骨骼，牙齿等）。

三、多芯片组合模块

可以把4个可牵张或压缩的芯片整合在一起，12个微结构，允许机械刺激每个平台，并以无菌方式光学监控培养物

四、牵张拉伸、压缩刺激仪：

可以定义牵张、压缩、流体剪切的力大小、频率、周期和各种波形。

五、成功创建模型举例：

1、心脏芯片模型，3D心脏组织模型——在体外复制同体内相一致的心脏组织及环境。具有同体内相一致特征心脏组织将大大增加体外实验的准确性

在该系统上开发芯片上功能化的、能跳动的人的心脏的微型模型。 将类似于心脏跳动的机械训练阶段应用于以3D方式培养的人类心脏细胞。 在几天之内，就可以自然并同时跳动生成成熟的人类心脏组织。

可以测量心脏的关键功能，以了解心脏跳动率，结构毒性和电活动的变化。

确实能够像人类心脏一样以剂量依赖性方式对药物做出反应，从而成为筛选药物心脏毒性和抗心律失常药物效率的理想平台。

机械训练诱发整个微组织同步跳动

通过在系统芯片中将带有支持性成纤维细胞的心肌细胞培养7天，可得到显示出具有细长形态和典型肌节条纹（心肌肌钙蛋白I染色）的细胞的心脏微组织。

该系统机械训练类似于心脏的生理伸展运动（即10％），其结果对于获得达到的成熟度和功能水平的心脏组织至关重要 

uECG允许在线监测心脏电生理参数

uECG以无创方式在线监测表征培养的心脏微组织的电生理参数。 与uECG集成的该系统牵张提供了一种*的工具来捕获药物对心脏电的影响 

2、体外人类骨关节炎（OA）软骨芯片模型

该系统成功开发了业界个体外人类芯片化骨关节炎（OA）软骨微型模型。健康的软骨微结构先由嵌入水凝胶的人体关节软骨细胞产生，并在系统芯片中静态培养2周。由于采用了我公司机械力调整芯片技术，因此将类似于OA病理条件的机械超负荷应用于健康的软骨微组织。 芯片病理刺激在几天内导致了OA样微组织的产生，其表型和基因型与OA临床证据相关。
该软骨模型提供了OA关键指标的测量，包括合成代谢-代谢平衡变化，炎症的发生，基质降解酶的产生以及关键分子途径的变化。
动物模型和其他体外平台无法在这种程度上模仿人类病理。因此，该软骨模型可用于测试潜在的新型抗OA候选药物逆转病理学的效率，这是个能够复制OA疾病的体外平台。 

在系统中生成健康的人类软骨微组织

通过在系统中在静态条件下培养人类健康的关节软骨细胞两周，获得了一种软骨微组织，表现出细胞外基质的天然样沉积（II型胶原蛋白和聚集蛋白聚糖含量丰富），并且具有与人类相匹配的特征基因谱软骨。 

系统机械过载导致类似OA的合成代谢-分解代谢平衡变化

系统病理刺激可引起软骨稳态向分解代谢的转变，这由合成代谢基因（COL2A1和ACAN）的表达缺失，MMP13软骨降解酶的产生增加以及炎症相关基因（IL6和IL8）的上调来证明。

系统诱导出类似OA的基因图谱

系统病理刺激触发了与OA临床证据兼容的基因表达谱的获取。 COL10A1和IHH表达上调，表明该模型向瞬时钙化软骨的肥大分化触发。 在uBeat®病理刺激下，GREM1，FRZB和DKK1（与OA发病呈负相关的BMP和Wnt信号拮抗剂）下调，其水平与天然OA软骨样品中检测到的水平匹配 

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