Microfluidic chip grafted with integrin tension sensors for evaluating the effects of flowing shear stress and ROCK inhibitor on platelets
嫁接整合素张力传感器的微流控芯片用于评估流动切应力和 ROCK 抑制剂对血小板的影响
| 期刊: | Lab on a Chip | 影响因子: | 6.100 |
| 时间: | 2021 | 起止号: | 2021 Aug 21;21(16):3128-3136. |
| doi: | 10.1039/d1lc00259g | 细胞类型: | 血小板 |
文献解析
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 %。
特别声明
1、本页面内容包含部分的内容是基于公开信息的合理引用;引用内容仅为补充信息,不代表本站立场。
2、若认为本页面引用内容涉及侵权,请及时与本站联系,我们将第一时间处理。
3、其他媒体/个人如需使用本页面原创内容,需注明“来源:[生知库]”并获得授权;使用引用内容的,需自行联系原作者获得许可。
4、投稿及合作请联系:info@biocloudy.com。
