全新升级的Microfluidics-Transwell系统 |

Transwell作为一项实验技术被广泛用于细胞的趋化、迁移和侵袭实验中，不同类型的Transwell系统基本上均由上室、通透性膜和下室组成[1]。Transwell的技术原理是改变通透性膜的孔径大小，以允许上下室中生物因子、物质或细胞透过，进而研究物质转移和细胞间相互作用等[2]。此项技术也已经越来越多的应用于科研，如对气道上皮细胞的研究[3]，成纤维细胞的培养[4]和癌细胞的趋化迁移研究[5]等。

Transwell技术示意图[1]

      Transwell技术自诞生以来，在研究细胞共培养、趋化性、迁移、侵袭实验中都发挥了重要的作用，但是随着科技的进步和发展，科研工作者们对Transwell实验提出了更高要求，对小室中的微量细胞因子和细胞间信号联系的研究也越来越多。为了解决精准调控和监管培养液中不同因子的含量以及变化的需求，全新升级的Microfluidics-Transwell系统应运而生，它是建立在传统Transwell系统上的细胞培养升级系统：Transwell系统搭配微流控技术，可以模拟体内在流体环境下的细胞生长情况，最大程度再现某种体内流体环境，以保证细胞生长和细胞间联系的“本真”状态，达到不同的实验目的。

Microfluidics-Transwell系统示意图

全新升级的Microfluidics-Transwell系统在以下几个方面尽显优势：

1  可以精确控制下室培养液的种类、因子含量以及给液速度，尽可能模拟体内细胞外基质和流体环境，满足多种实验需求；

2  可以精确定量下室培养液成分变化，检测上下层培养细胞分泌的细胞信号物质，更准确地研究细胞间联系；

3  可以再现流体环境并且更加真实地模拟肿瘤细胞转移过程（肿瘤细胞内渗、进入循环系统、肿瘤细胞外渗、形成转移灶等）。

近些年来微流控技术在一些基于Transwell体系的研究中发挥了极大的优势。

应用案例一

在体外肺部细胞模型建立的研究中，Chang等人利用微流控系统结合Transwell技术在体外建立了肺泡上皮模型，该模型最大程度的模拟了体内肺泡上皮微环境[6]。研究中采用正常培养基中常规液/液培养(LLC)、气/液培养(ALI)以及ALI细胞培养条件下施加炎症因子(TNF-α)刺激和乙醇蒸汽暴露培养，以探究四种培养条件对肺泡上皮屏障功能的影响，同时可以通过跨上皮电阻(TEER)测量和紧密连接蛋白(ZO-1)的免疫荧光染色对屏障通透性进行延时监测。微流控系统在该研究中起到了为共培养的体外血-气屏障模型提供动态流培养条件的作用。

应用案列二

血脑屏障(blood-brain barrier, BBB)是一种重要的生物界面，调节血液和大脑之间不同分子的转移，从而维持中枢神经系统的稳态环境。Saeideh Nozohouri等人在体外建立的血脑屏障模型中利用微流控系统控制培养液流动和组分变化，以模拟体内血液流动[7]。该系统可以通过实时图像的获取和分析，调查从血管通道进入受体组织腔的分子通透率。与传统Transwell实验对比发现，结合微流控技术的Transwell系统可以更好地给体外血脑屏障模型提供类似体内的生化环境，以评估机体对任何刺激的生理和病理反应，为药物开发和发现提供更准确的体外模型。

参考文献

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.