模拟动静脉内瘘处血流动力学信号的微流控芯片系统

目的目前,动静脉内瘘(arteriovenous fistula,AVF)处不同特征壁面剪应力(wall shear stress,WSS)刺激引起的内膜增生是导致AVF狭窄与闭塞的主要原因。然而,相关的力学生物学机制尚不明确。方法本课题组前期通过构建微流控芯片系统,探索了AVF处内膜增生的力学生物学机制。首先,以AVF功能正常与失功的患者为采集对象,利用彩色超声多普勒仪获取病人AVF处不同位置血流动力学信号(轴心流速及血管内径等)的变化曲线;其次,通过血流动力学方法设计和构建微流控芯片及其外部流体驱动及信号检测系统;再次,整合芯片及其外部系统构建可重现AVF处血流动力学信号特征的微流控芯片系统,基于该系统研究AVF处不同变化特征的血流动力学信号刺激对胞内促细胞活性物质浓度的影响,进而分析AVF处内膜增生的力学生物学机制。结果和结论最后,通过血流动力学理论分析、数值仿真和实验结果发现,该AVF微流控芯片系统可重现体内AVF处的WSS信号;不同力学信号刺激下内皮细胞表现出不同特征的力学生物学响应。上述结果说明所构建的微流控系统可用于获取AVF处内膜增生的力学生物学机制,而且对应的细胞实验研究结果可作为今后优化AVF手术策略,以及防治AVF处内膜增生的理论依据。