如何探究剪切力细胞层面的影响?微流控芯片来帮你!
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发布时间：2024-10-21 21:53
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时间：2024-11-01 16:35
剪切力定义为作用在表面单位面积上的机械力，其计算公式为 Ʈ=F/A 。在心血管系统中，剪切力通常以 dynes/cm2 表示，与帕斯卡(Pa)等价，具体值取决于流体性质和流速。
剪切力对细胞的影响多样且广泛，涉及细胞骨架重排、细胞形态变化、基因表达*、细胞内钙浓度增加、一氧化氮生成以及肌动蛋白应力纤维的形成。不同组织中的细胞所经历的剪切力值各异，例如血管内皮细胞在动脉中受到30 dynes/cm2 的剪切力，在静脉和毛细血管中则为1 dynes/cm2。
在肾脏中，上皮细胞暴露于肾小球滤液的剪应力，值约为0.1-1 dynes/cm2。研究显示，剪切应力能促进肾上皮细胞的纤毛形成，改善细胞结构，增加水通道蛋白、阳离子转运蛋白和离子通道的极化。
肺泡周围的血管受到血流剪切力的影响，气道上皮细胞在静止呼吸时所受剪切力为0.5-3 dynes/cm2。这些力有助于维持气道上皮屏障功能、促进粘液产生和纤毛搏动排列。
人体肠道中的肠上皮细胞亦受到消化液流动的影响，剪切力值约为0.002-0.08 dynes/cm2。微流控芯片技术通过模拟体内环境，能加速肠上皮细胞分化，形成3D绒毛状结构，增强肠屏障功能，重现人体肠道的复杂功能。
微流控芯片作为一种创新的体外检测工具，能精确控制流体流动和剪切力，为研究细胞在不同生物环境下响应提供了一种原位模拟真实生物环境的方法。其在药物筛选、毒理学测试以及疾病模型建立方面的应用前景广阔，是生物医学研究领域的重要工具。
