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  血管新生在生長發(fā)育，腫瘤，動脈粥樣硬化，工程化的類器官和工程組織等過程中起著重要作用，但是其力學調控機理并不清楚，因此在體外構建血管模型并重現(xiàn)其在體微環(huán)境對探究血管生成機制至關重要。

  近日，北京航空航天大學生物醫(yī)學工程高精尖中心樊瑜波教授團隊結合微加工，生物力學數(shù)值分析和細胞生物學等多學科技術，設計并成功制備了一種在體外模擬血管生成初始階段微環(huán)境的三維血管芯片及其控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有自動、高效、高仿真、低消耗等特點，可對內皮細胞所受壁面剪切力、跨內皮流、間質流及生長因子濃度梯度等進行精準調控。依托該微流控系統(tǒng)，對剪切力的傳導過程進行了探索，發(fā)現(xiàn)腔內流誘導產生的壁面剪切力對包括血管新生和動脈生成在內血管生成均有抑制作用，血管內皮細胞表面的硫酸乙酰肝素作為力傳感器參與介導這一過程。研究發(fā)現(xiàn)只要偏離血管穩(wěn)定狀態(tài)，例如降低剪切應力，增加的生長因子濃度和破壞的力傳導，均會引發(fā)血管新生。

  該工作突破了既往同類芯片的瓶頸，首次實現(xiàn)了對內皮微血管同時進行大范圍精確力調控、長時間、低消耗的流動刺激，并發(fā)現(xiàn)了相關的力傳導機理。該研究有望推動血管生成相關研究的進展，并且在藥物篩選和毒理分析等領域有廣泛的應用前景。

  北航生物與醫(yī)學工程學院博士生趙萍為該論文第一作者，樊瑜波教授、劉肖副教授和鄧小燕教授為通訊作者。北京航空航天大學生物醫(yī)學工程高精尖中心與生物與醫(yī)學工程學院為第一單位，北京城市系統(tǒng)工程研究中心,清華大學附屬第一醫(yī)院,中國人民解放軍第306醫(yī)院，中國人民解放軍第304醫(yī)院等單位參與完成。該研究成果得到了國家自然基金重大儀器、國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃項目和高等學校學科創(chuàng)新引智計劃經費等項目支持。該研究以題為“Flow shear stress controls the initiation of neovascularization via heparan sulfate proteoglycans within biomimic microfluidic model”發(fā)表在微流控領域著名期刊Lab on a chip。

  全文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2020/LC/D0LC00493F#!divAbstract