微流控芯片中血管網絡的發(fā)展對于球體、類器官、腫瘤或組織外植體等三維細胞聚集體的長期培養(yǎng)至關重要。盡管微血管網絡系統(tǒng)和類器官技術發(fā)展迅速，但在芯片上血管化類器官仍然是組織工程中的一個挑戰(zhàn)。大多數(shù)現(xiàn)有的微流體裝置很難反映體內流動的復雜性，需要復雜的技術設置。考慮到這些限制，我們開發(fā)了一個平臺，用于建立和監(jiān)測間充質和胰島球體周圍內皮網絡的形成，以及由多能干細胞在芯片上培養(yǎng)長達30天的血管類器官。我們發(fā)現(xiàn)，這些網絡與富含內皮的球體和血管類器官建立了功能連接，因為它們成功地為這些結構提供了血管內灌注。我們發(fā)現(xiàn)，使用我們的血管化方法在芯片上培養(yǎng)時，類器官的生長、成熟和功能都得到了增強。這種微生理系統(tǒng)代表了一種可行的芯片上器官模型，用于血管化各種生物3D組織，并為使用先進的微流體建立類器官灌注奠定了基礎。
使類器官血管化的能力仍然是組織工程領域的一個挑戰(zhàn)。事實上，大多數(shù)厚度超過400μm的組織都需要一個功能性的血管系統(tǒng)來確保充足的營養(yǎng)和氧氣供應，以及去除二氧化碳和細胞廢物的能力，以防止壞死內核的形成。盡管已經做出了重大努力，在體外創(chuàng)建越來越復雜的類器官模型系統(tǒng)，但仍然有必要將這些類器官移植到宿主動物體內，以建立功能性的血管循環(huán)。然而，體內移植非常昂貴，缺乏大規(guī)模毒性或藥物篩選的可擴展性。

通過在芯片上生成可灌注的血管網絡，無論是作為獨立的，還是通過結合其他組織來開發(fā)功能性、血管化的芯片上組織，人們已經做出了相當大的努力來解決這個問題。在這種體外方法中，使用水凝膠將內皮細胞和支持細胞接種到中央微流體室中。這些水凝膠為嵌入的細胞提供結構支撐，使其能夠自組織成內皮網絡。培養(yǎng)基持續(xù)流入中央微室附近的橫向通道，提供長期細胞培養(yǎng)所需的營養(yǎng)和氣體交換。然而，這種傳統(tǒng)的幾何形狀不允許復制體內觀察到的通量，復制iPSC衍生類器官的體內功能血管化仍然是一個持續(xù)的挑戰(zhàn)16。

在這里，我們報告了一個平臺，使用一種原創(chuàng)且用戶友好的微流體裝置和芯片加載過程，在芯片上血管化各種生物組織。使用由人成纖維細胞和內皮細胞產生的球體以及由人誘導多能干細胞和人胰島球體產生的3D人血管類器官（BVO）驗證了我們系統(tǒng)的可靠性。重要的是，我們證明了血管類器官的有效吻合和可控灌注，以及增強的類器官生長、成熟和血管系統(tǒng)發(fā)育。此外，我們報告了使用我們的平臺增強胰島球體的功能。

審核編輯 黃宇