微流控芯片技术：药物筛选与研发

2023-11-03 理论教育版权反馈

【摘要】：药物筛选和新药研发需要分析大量候选药物的活性成分、代谢、毒性等，而微流控芯片因其可以模拟体内环境，以及高通量、自动化、快速的特点可用于药物的筛选。细胞水平的药物测试是判定抗肿瘤药物敏感性的有效手段之一，目前已有报道将微流控芯片与质谱联用，整合细胞培养、器官或组织芯片、代谢物采集、样品预处理和检测等单元进行药物代谢研究，集成化的微流控芯片也可同时进行高通量细胞毒性筛选和代谢物的在线监测。

药物筛选和新药研发需要分析大量候选药物的活性成分、代谢、毒性等，而微流控芯片因其可以模拟体内环境，以及高通量、自动化、快速的特点可用于药物的筛选。近年来，基于微流控的药物筛选平台发展迅速，包括基于浓度梯度的微流控器件、基于液滴的微流控器件、滑移芯片、印刷芯片、3D打印芯片和电润湿芯片。细胞水平的药物测试是判定抗肿瘤药物敏感性的有效手段之一，目前已有报道将微流控芯片与质谱联用，整合细胞培养、器官或组织芯片、代谢物采集、样品预处理和检测等单元进行药物代谢研究，集成化的微流控芯片也可同时进行高通量细胞毒性筛选和代谢物的在线监测。

浓度梯度在生命活动中发挥重要作用，微流控芯片可以方便地形成和调整精确的浓度梯度，并具有较高的稳定性和重现性。同时，浓度梯度微流控芯片可以模拟体内微血管，更接近于体内复杂的微环境，能够进行细胞的生长和分化、细胞趋化和胞内物质分析等，因此浓度梯度芯片可以为体外药物筛选提供有效平台。(www.chuimin.cn)

形成液滴是微流体学中的一个重要领域，它为药物筛选提供了一条途径，根据芯片几何结构的不同，可以生成从纳升到飞升体积大小的液滴。这些液滴很容易混合、组合、捕获，转移到芯片外孵育或分选，进而有利于反应和分析。基于液滴的药物筛选方法的读数检测方法优于基于浓度梯度发生器的筛选方法，因为液滴筛选方法只需要测量荧光强度来量化结果。基于液滴的药物筛选分析的优点包括高通量的筛选能力、试剂消耗量低、重现性好、响应快、混合快速、细胞浓度可精确控制，以及可定量显示活性指标。这些优点有助于测量靶点对药物的敏感性。然而，液滴只能包裹一个或几个细胞，缺乏细胞间的相无作用。在液滴中不容易实施多步的液体处理，因此较难开始长期细胞培养，并且检测较为受限。此外，该过程需要外部专业泵，且稳定液滴的形成还需要额外处理油和表面活性剂。连续流的细胞培养数据读取快速，并有多种方法可用于检测，但通量相对较低，需要制备能够产生浓度梯度的通道结构[6]。

微流控芯片技术：药物筛选与研发

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