Untersuchung der Auswirkung von Kanalgeometrie und Strömungseffekten auf einem Gefäß-auf-dem-Chip
2025
Eindhoven University of Technology, Eindhoven, Niederlande
In dieser Studie werden die Auswirkungen der Kanalgeometrie und der angewandten Strömung auf die Orientierung und Morphologie von Endothelzellen (ECs) in Gefäß-auf-Chip-Modellen (VoC) untersucht. Traditionelle Organ-on-Chip-Modelle verwenden häufig Kanäle mit rechteckigem Querschnitt, was zu flachen Wänden, scharfen Ecken und ungleichmäßigen Wandschubspannungsprofilen führt, die physiologische Bedingungen nicht genau nachahmen. Röhrenkanäle mit kreisförmigem Querschnitt bieten eine in-vivo-ähnlichere Geometrie und führen zu einer physiologisch gleichmäßigen Wandschubspannung. Hier werden röhrenförmige Kanäle, die mit Hilfe des 3D-Drucks von Zucker hergestellt wurden, mit rechteckigen Kanälen verglichen, die mit Hilfe des 3D-Drucks von Stereolithographie hergestellt wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass ECs sowohl aus Blut- als auch aus Lymphgefäßen in röhrenförmigen Kanälen eine gleichmäßigere Verteilung und Ausrichtung in Umfangsrichtung aufweisen als in rechteckigen Kanälen. Unidirektionale oder bidirektionale Strömungsbedingungen richten die ECs parallel zur Strömung aus und heben die durch die Krümmung in röhrenförmigen Kanälen verursachte Ausrichtung in Umfangsrichtung auf. Pulsierende Strömung verstärkt die Ausrichtung in Umfangsrichtung in röhrenförmigen Kanälen, während die Ausrichtung entlang der Strömung in rechteckigen Kanälen beibehalten wird. Darüber hinaus beeinflusst die durch die Strömung hervorgerufene EC-Ausrichtung die Rollgeschwindigkeit von Monozyten, was für das Verständnis der Motilität von Immunzellen entscheidend ist. Diese Studie unterstreicht die Bedeutung der kombinierten Wirkung von Kanalgeometrie und Strömungsbedingungen in VoC-Modellen und empfiehlt die weitere Entwicklung fortschrittlicher Organ-on-Chip-Systeme, die die menschliche Physiologie besser nachbilden.
The impact of channel geometry and flow regime on endothelial orientation and morphology in vessel-on-chip
Jaap M.J. den Toonder
Eingestellt am: 28.04.2025
[1] https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202401994
