汶顥提供微流控流量控制儀器（包括：注射泵、壓力控制器-正負(fù)壓恒壓泵等）和芯片。

細(xì)胞的生長、基因的表達(dá)和分化通常與機(jī)械環(huán)境有關(guān)，如限制或壓力。使用微流控芯片可以控制細(xì)胞的形狀和壓力，即使在單個細(xì)胞水平。

使用微流體技術(shù)，研究人員可以產(chǎn)生大量的細(xì)胞形狀變化和機(jī)械壓力：細(xì)胞可以用受控的壓力動態(tài)擠壓，細(xì)胞可以被迫在給定幾何形狀的通道中生長，或者細(xì)胞可以受控于受控的剪切壓力。

控制細(xì)胞的力學(xué)行為有三種主要方法:

最簡單的方法是強(qiáng)制細(xì)胞在特定形狀的微流體通道或腔室中生長。例如，非粘附細(xì)胞如酵母或細(xì)菌可以使用“高”壓力被迫進(jìn)入微通道。諸如Hela哺乳動物癌細(xì)胞的貼壁細(xì)胞可以定居在微流體室中并且被迫以給定的形狀生長。

第二種方法使用可變形的“ PDMS Quake valve ” 實現(xiàn)動態(tài)細(xì)胞變形。在這種情況下，細(xì)胞可以使用細(xì)微的壓力變化以受控的方式被動態(tài)擠壓  。

最后一種常用的方法是利用粘附在基質(zhì)上的粘附細(xì)胞上的微流體流動產(chǎn)生的剪壓力。改變流動可以改變對細(xì)胞的機(jī)械壓力。使用這種方法，細(xì)胞可以進(jìn)行層流或拉伸流動。

哪種裝置和哪種微流控芯片可控制細(xì)胞形狀和壓力？

有幾種微流體裝置設(shè)計可實現(xiàn)細(xì)胞形狀修改。設(shè)計的選擇取決于您的特定實驗。

要將非貼壁細(xì)胞（如酵母菌或細(xì)菌）注入微流體通道，只需使用手動注射器將細(xì)胞推入具有給定形狀的通道。這是最便宜的方法，但由于用手控制壓力非常困難，因此您的細(xì)胞和微流體裝置有時可能會受損。（但是我已經(jīng)在幾年內(nèi)用注射器完成了它，并且我的大部分細(xì)胞都存活了）

在這種特殊情況下，您應(yīng)該特別避免使用注射泵，因為注射過程中細(xì)胞會軟化您的微通道，您的設(shè)備的流體阻力會隨著時間增加而增加，這會導(dǎo)致壓力升高，從而破壞您的微流體裝置。更好的方法是使用壓力控制器（壓力范圍高達(dá)1或2巴），以確保不會損壞細(xì)胞和設(shè)備，因為噴射壓力始終相同。

要使用集成的PDMS防震閥動態(tài)擠壓貼壁細(xì)胞，您還需要在此使用壓力控制器。在這種情況下，您應(yīng)該使用的壓力范圍取決于細(xì)胞類型。您不能使用帶有防震閥的注射泵，因為它會導(dǎo)致無限的壓力增加，從而導(dǎo)致設(shè)備損壞。

要在基質(zhì)上的貼壁細(xì)胞上施加流動剪切應(yīng)力，您可以使用注射泵或壓力控制器。當(dāng)然在這種情況下，您需要高響應(yīng)性（低于1秒）和低流量時的非常精確的流量，與往常一樣，建議使用壓力控制器。

細(xì)胞形狀變化和機(jī)械壓力的應(yīng)用

使用微流體裝置的細(xì)胞的機(jī)械變形已被用于許多情況：

它已被用于研究細(xì)胞骨架行為，反應(yīng)擴(kuò)散機(jī)制，模擬機(jī)械傳導(dǎo)的機(jī)械傳導(dǎo)行為或細(xì)胞運動在受限環(huán)境中，模擬組織結(jié)構(gòu)如脈管系統(tǒng)并研究癌細(xì)胞的力學(xué)性質(zhì)。

如果細(xì)胞的精確幾何形狀不受關(guān)注，則細(xì)胞可以在宏觀上承受應(yīng)力。作為一個例子，壓力可以是壓縮的，以研究骨細(xì)胞對機(jī)械應(yīng)力的反應(yīng)[9]; 或壓力可以拉伸，例如，拉伸一個柔性膜，細(xì)胞附著在其上。

通過迫使一個細(xì)胞進(jìn)入一個小空間，就強(qiáng)加了它的幾何形狀。例如，Takeuchi等人 使用瓊脂糖和PDMS微室迫使大腸桿菌細(xì)胞以圓形或正弦形狀生長，Terenna等人 使用曲線PDMS微通道來限制生長的酵母細(xì)胞（通常是直的）為了研究其細(xì)胞骨架的重組而生長彎曲。Minc等人 通過將長酵母細(xì)胞推入PDMS微孔實現(xiàn)了類似的結(jié)果，這使得細(xì)胞彎曲和彎曲。該方法已被用于研究酵母極化和確定細(xì)胞壁的彈性模量和細(xì)胞膨壓。除了形狀改變之外，人造約束可以誘導(dǎo)細(xì)胞行為，這照亮了底層機(jī)制。

例如，Faure-Andre等人 將樹狀細(xì)胞注射到微通道中，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞恢復(fù)了它們在活組織中發(fā)現(xiàn)的不依賴于整聯(lián)蛋白的運動行為。Chau等人 使用PDMS /基質(zhì)膠裝置通過微通道中癌細(xì)胞的遷移和變形來研究癌癥轉(zhuǎn)移。