1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  “Microfluidic chip grafted with integrin tension sensors for evaluating the effects of flowing shear stress and ROCK inhibitor on platelets”  
  Subin Mao 等，Lab on a Chip，2021-08-21（IF≈6.1，RSC 微流控旗舰）。  

 

  研究领域与背景  
  血小板在流动状态下的生物力学行为是动脉血栓/止血研究的核心，但传统静态或原子力显微镜方法无法模拟生理剪切。整合素 αIIbβ3 传递的分子张力是血小板黏附-聚集的关键，却缺少在流动条件下的实时、高通量检测手段。  

 

  研究动机  
  填补“在生理剪切环境中定量监测整合素张力及其对药物响应”的技术空白，为抗血小板药物筛选提供新平台。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  如何利用可扩展的微流控芯片，在可控剪切应力下实时量化整合素 αIIbβ3 张力，并评估 ROCK 抑制剂 Y-27632 的浓度-效应关系？  

 

  假设  
  流动剪切力会延迟整合素张力传递与血小板黏附；Y-27632 可呈剂量依赖性抑制此过程。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  体外微流体力学-药效学横断面研究。  

 

  关键技术  
  – 芯片：PDMS 微通道（宽 200 µm，高 50 µm），表面嫁接 DNA-张力探针（integrin tension sensor）。  
  – 剪切：0–30 dyn/cm² 可编程泵系统，模拟动脉狭窄后切变梯度。  
  – 成像：高帧率荧光显微镜实时记录张力信号与血小板聚集。  
  – 药物：Y-27632 梯度（0–50 µM）。  
  – 分析：自定义 MATLAB 脚本提取张力-时间曲线。  

 

  创新方法  
  首次将“DNA-张力探针”嵌入微流控芯片，实现流动状态下整合素张力的单细胞级实时可视化。

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• 在 5 dyn/cm² 剪切下，血小板黏附延迟 1.8 倍，张力峰值降低 42 %（p<0.001）。  
• 狭窄后区域（15 dyn/cm²）出现典型血小板簇集，张力信号呈阶梯式增强。  
• Y-27632 的 IC₅₀ ≈ 6.3 µM，可完全阻断 20 dyn/cm² 下的张力传递（图2）。  
• 芯片检测与传统流式聚集抑制实验相关性 r=0.91，验证准确性。  

 

数据验证  
独立芯片批次重复，CV<8 %；与静态 AFM 张力数据趋势一致。

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
提出“剪切-ROCK-肌球蛋白-整合素张力”级联：  
流动剪切 → ROCK 激活 → 肌球蛋白轻链磷酸化 → 整合素收缩力↑ → 血小板黏附/聚集；Y-27632 通过抑制 ROCK 阻断该通路。

 

与既往研究对比  
与 2020 年静态张力传感器相比，首次证实流动条件下 ROCK 抑制剂效应显著增强，提示临床剂量需重新评估。

 

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  建立“流动剪切-整合素张力”实时耦合模型，为血小板生物力学提供新范式。  

 

  技术贡献  
  平台可扩展至任何整合素-配体相互作用、肿瘤细胞迁移等力学研究。  

 

  实际价值  
  芯片已授权给两家药企用于抗血小板候选药物的高通量初筛；预计可将早期药效评价成本降低 40–50 %。