兰伟伟
基于软骨器官芯片开展的高频机械刺激诱导OA的研究及关节器官芯片的开发
报告人:兰伟伟
所在单位:太原理工大学
报告人简介:兰伟伟，太原理工大学人工智能学院副教授。中国生物材料学会、中国生物力学学会会员。主要从事机器学习与生物材料、关节和肺器官芯片研究。主持国家级和省部级项目等2项，累计在Materials & Design、Colloids and Surfaces B Biointerfaces、Nano-Micro Letters等杂志发表学术论文20余篇，专著1部，申请国家专利3项。
报告摘要:
骨关节炎(OA)是常见的骨科疾病之一，当前临床尚未找到理想的治疗方案。开发一种能够精准模拟OA在体微环境的疾病模型，是OA有效药物研发的前提。因此我们开发了一种新型软骨器官芯片(CoC)系统，旨在重建关节软骨的生理与病理力学微环境，并系统评估不同频率机械刺激对软骨功能及骨关节炎进展的影响。该芯片采用仿生设计原理，整体芯片由动力单元，培养单元和营养供给单元三部分组成，由PDMS和PMMA多孔膜实现营养供给。将原代小鼠软骨细胞嵌入5%明胶甲基丙烯酸酯水凝胶中并置入芯片，多孔PDMS/PMMA膜实现持续营养换以维持细胞长期存活与功能。实验结果表明，芯片在正压环境下可实现稳定均匀的机械负荷，细胞经7天培养仍保持高存活率，证实了微环境支持系统的有效性。同时通过对细胞施加高频机械刺激，成功诱导出了OA相关表型，为体外OA建模与机制研究提供新途径。
在目前CoC的基础上，我们对芯片结构进行了进一步拓展，开发了一种全新的关节器官芯片（JoC）概念设计，该设计可以实现精确机械刺激和多组织共培养的结合，为下一代JoC的开发提供了新思路。
关键词：骨关节炎、器官芯片、力学刺激、疾病模型
