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World File Search System流控技术
单细胞免疫学如何受益于微流控技术
摘要 免疫系统是一个复杂的专门细胞网络，它们协同工作，抵御入侵病原体和组织损伤。该网络的失衡通常会导致过度或缺失的免疫反应，从而导致过敏、自身免疫性疾病和癌症。许多机制及其调节仍不清楚。免疫细胞高度多样化，免疫反应是大量分子和细胞在时间和空间上相互作用的结果。传统的批量方法通常容易因返回群体平均结果而错过重要细节。免疫学需要测量单个细胞并研究免疫细胞与其环境的动态相互作用。微系统和微工程领域的进步催生了微流控领域及其在生物学中的应用。微流控系统能够精确控制飞升到纳升范围内的小体积。通过控制装置的几何形状、表面化学和流动行为，微流体技术可以为具有时空控制的单细胞研究创建精确定义的微环境。这些特性对于单细胞分析非常有利，也使微流体装置成为研究复杂免疫系统的有用工具。此外，微流体装置可以实现高通量测量，从而能够对复杂系统进行深入研究。微流体技术已用于广泛的生物学应用，从单细胞基因组学、细胞信号传导和动力学到细胞 - 细胞相互作用和细胞迁移研究。在这篇综述中，我们概述了最先进的微流体技术、它们在单细胞免疫学中的应用、它们的优点和缺点，并对单细胞技术在研究和医学中的未来进行了展望。
微流体技术的最新发展......
摘要：神经退行性疾病 (ND) 在公共健康中占有重要地位。通过研究血脑屏障 (BBB) 的特性及其与中枢神经系统 (CNS) 的基本相互作用，可以提高对这些疾病背后病理机制的理解，并创造新的、更好的策略来提高生物利用度和治疗效率，例如纳米载体。微流控技术是一个具有多种应用的交叉领域。微流控系统可以成为一种宝贵的工具，可以准确模拟 BBB 微环境，并以可重复的方式开发具有明确物理化学特性的药物输送系统。本综述概述了用于 CNS 靶向研究的微流控设备的最新进展。首先，我们将讨论 BBB 的重要性，并简要讨论不同的实验 BBB 模型。随后，介绍了微流体集成 BBB 模型 (BBB/脑芯片) 并回顾了最新技术，特别强调了它们在研究 ND 中的应用。此外，还介绍了用于 CNS 输送的纳米载体和其他化合物的微流体制备。最后一部分重点介绍了微流体实验的当前挑战和未来前景。
微流体学简介：Patrick Tabeling
在过去的二十年中，微流体学取得了长足的进步，现在是时候对 2005 年出版的《微流体学导论》第一版进行认真的更新了。事实上，第二版不仅仅是一次更新。与第一版相比，它保留了相同的结构、相同的精神、相同的尝试，尽可能从物理角度深入、简单地解释事物，但它不能简化为更新。当前版本是对第一版的完全重写，并借鉴了过去二十年在该领域收集的大量信息。二十年来收集了如此多的信息。对该领域的愿景进行了如此多的修订。20 世纪 90 年代看似不可能的事情，十年后催生了一个重要的行业。这就是下一代测序 (NGS) 的情况。看似革命性的东西最终却令人失望。微流控技术的历史充满了梦想成真和有吸引力的证据被证明是错误的。让我们回到世纪之交。当时，微流控市场（即没有喷墨打印）规模很小，尽管经常有人宣称微流控技术将彻底改变二十一世纪，但人们对该技术是否有潜力在市场上站稳脚跟仍持怀疑态度。常识导致了这样一个理论，即在工业规模下，在没有泄漏、堵塞、气泡或不受控制的吸附的情况下，驱动流体通过微小通道是不可能的，而事实上，这是错误的。相反的观点认为，创建一个复杂、功能齐全的微流体设备很简单，这是不现实的。尽管如此，成功的微流体产品还是出现了，与此同时，该技术渗透到了越来越多的新领域。市场以两位数的速度稳步增长，如今已达到 170 亿美元。目前，每年售出数亿台设备。例如，每年有 120 万个用于基因测序的 Illumina 微流体流动池出货。与此同时，毛细现象、润湿、滑移和纳米流体传输等基本现象得到了更好的理解，或者在许多令人费解的情况下，只是得到了理解。多年来，该领域的早期愿景基于与微电子学的严格类比，逐渐转向一种新范式，其中微流体工具箱不再局限于 MOS-FET 替代品，而是采用了更广泛的材料和机制。
用于递送核酸的脂质纳米颗粒的微流体制造
基因疗法已成为治疗几种可怕和罕见疾病的潜在平台，而这些疾病是传统疗法无法实现的。病毒载体已被广泛探索为基因治疗的关键平台，因为它们能够有效地将基于核酸的治疗剂运送到细胞中。然而，它们在递送过程中缺乏精确度，导致了一些脱靶毒性。因此，人们已经探索了各种非病毒基因递送载体形式的策略，目前已在包括 SARS-CoV-2 疫苗在内的几种疗法中使用。在这篇综述中，我们讨论了脂质纳米颗粒 (LNP) 为有效基因递送提供的机会。我们还讨论了通过微流控技术高通量制造非病毒基因递送载体的各种合成策略。我们最后介绍了这些载体在递送不同遗传物质（如 CRISPR 编辑器和 RNA）方面的最新应用和临床试验，用于治疗从癌症到罕见疾病的不同医疗状况。 2022 由 Elsevier BV 出版 这是一篇根据 CC BY 许可 ( http://creative-commons.org/licenses/by/4.0/ ) 的开放获取文章。
肺癌类器官：临床前研究和精准医疗的模型
肺癌是全球发病率和死亡率较高的恶性肿瘤，5年生存率仅为10%-20%。不同肺癌患者的临床表现、组织学特征、多组学表现和药物敏感性存在显著的异质性，需要制定个性化的治疗策略。目前以病理和基因组多组学检测为主的肺癌精准医疗无法满足临床难治性肺癌患者的需求。肺癌类器官（LCO）来源于肿瘤组织内的肿瘤细胞，通过三维组织培养生成，能够真实地复现体内肿瘤的特征和异质性。系列LCO生物库的建立为高效筛选和鉴定抗肿瘤药物新靶点提供了良好的平台。此外，LCO 还提供了补充决策因素以增强当前的肺癌精准医疗，从而解决了病理引导方法在治疗难治性肺癌方面的局限性。本文全面回顾了 LCO 的构建方法及其在临床前和临床研究中的潜在应用。它强调了 LCO 在生物标志物探索、耐药性调查、靶标识别、临床精准药物筛选以及基于微流控技术的高通量药物筛选策略中的重要性。此外，它还讨论了该领域目前的局限性和未来前景。
功能材料在器官移植中的生物医学应用...
器官芯片 (OOC) 是一种基于微流控的细胞培养装置，其中包含连续灌注的腔室，其中有活细胞，用于模拟组织和器官水平的生理学 ( Bhatia and Ingber，2014；Ahadian 等人，2018)。OOC 的开发源于人们认识到传统的二维静态细胞培养方法无法模拟细胞在体内所处的环境 ( Ryan 等人，2016；Duval 等人，2017)。微流控技术通过在微观层面操纵流体，提供了一种模拟时空化学梯度、动态机械力和关键组织界面的方法。已经开发出可以重现人类肺（Huh et al., 2010）、心脏（Maoz et al., 2017）、胃（Lee KK et al., 2018）、肠（Kim et al., 2016）、肝（Weng et al., 2017）、肾（Sateesh et al., 2018）、血管（Wang et al., 2015）等复杂生理微环境关键方面的 OOC 系统。此外，已经提出了多器官芯片或身体芯片系统（Sung et al., 2019；Zhao et al., 2019a）。 OOC 平台已在许多生物医学领域显示出应用潜力，例如基础生理和药理学研究（ Zhang and Radisic，2017 ； Zhang et al.，2018a ）。
用于癫痫治疗的双靶向纳米粒子
然而，目前用于递送抗癫痫药物的纳米载体报道很少，且大多数是单靶向纳米载体，仍会产生副作用。近年来，微流控技术在许多生物医学领域发挥着重要作用。20 – 22 特别是微流控芯片可以很容易地合成尺寸均匀且小的纳米颗粒，23 – 26 为制备纳米药物提供了平台。在此，我们提出了一种双靶向纳米载体系统将拉莫三嗪 (LTG) 递送至患病神经元以治疗癫痫。LTG 是临床上的一线抗癫痫药物。4,27 然而，它在水中的溶解度低，容易在肝脏中代谢。因此，需要高剂量或重复给药才能达到治疗浓度，28,29 但可能会引起恶心、头痛、视力模糊、头晕和共济失调等副作用。为了优化 LTG 的药理作用并尽量减少其副作用，双靶向纳米载体系统具有两个组分：（i）D 型 T7 (D-T7) 肽，T7 肽的逆向序列，与转铁蛋白 (Tf) 受体（BBB 的主要成分）显示出高结合力，可有效引导药物输送到中枢神经系统 (CNS)，30 – 35 被设计用于靶向 BBB。（ii）Tet1 肽，它可以特异性地与神经元表面高表达的鞘磷脂和神经节苷脂 (G T1b 受体) 结合。 36 – 39 尽管已有报道称 T7 肽、D-T7 肽和 Tet1 肽能够靶向各自的靶点，以及 T7 肽和 Tet1 肽的组合能够治疗阿尔茨海默病，但尚未尝试将 D-T7 肽和 Tet1 肽组合靶向中枢神经系统 (CNS)。D-T7 肽对 Tf 受体的结合力比 T7 肽更高，因此需要探索 D-T7 肽和 Tet1 肽组合靶向中枢神经系统的效果。32,33,38,39 我们在两步微流体芯片上合成了一种双靶向递送系统，该系统已被