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Design and Development of a Liver Labchip for Construction of Hepatic-Lobule Mimetic Tissues, and Study in Liver Function Enhancement
Thesis

Design and Development of a Liver Labchip for Construction of Hepatic-Lobule Mimetic Tissues, and Study in Liver Function Enhancement

Chen, Rong-Jhe
Masters, 國立清華大學, 動力機械工程學系
2009

Abstract

肝臟實驗室晶片 介電泳 工程肝臟組織 細胞排列 liver labchip dielectrophoresis engineered tissue cell patterning
系統晶片,以仿肝臟基本單元肝小葉為目標來體外重建肝組織,藉以當作B肝、C肝、癌症病理及藥物篩選的平台。晶片中利用介電泳力當作細胞排列的機制,以操控不同種類的細胞,建構仿真實肝組織的型態,以促進細胞與細胞的相互作用。另外,設計微流體系統,得以進行生醫檢測採用的三重覆實驗,並長期培養重建的肝組織與控制體外培養環境以近似真實體內環境。所提出的肝臟實驗室晶片展現了三個重要的特色:(1)設計的微流體系統能夠提供一致的流速、一致的細胞密度與均勻的細胞分佈;(2)藉由介電泳的能力,大約五十萬個肝細胞與三十萬個纖維母細胞能夠先後的排列成多重放射狀圖案陣列並形成約九十六豪米面積之仿肝小葉肝組織;(3)實驗結果顯示,對於介電泳排列的工程肝組織其特有的白蛋白分泌與P450-1A1酵素活性表現,各別有32.49% 與 68.41%的顯著提升。 本研究結果相當具前瞻與獨特性,展現世界上第一個有能力大面積平行的操控幾十萬顆細胞,並將異種細胞仿肝小葉結構排列,以體外重建工程的肝組織。藉由所提出的肝臟晶片,其工程肝臟組織可以當成研究肝臟的生理學與病理生理學模型。同時肝臟晶片亦能夠利用工程肝臟組織在不同的藥物情況下反映不同的結果,而有效的應用在藥物篩選。且現今體外與體內的研究亦能夠利用所提出的肝臟晶片而有所聯接。

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