动脉粥样硬化是心血管类疾病的主要病理基础之一。由于动脉中复杂血液流变力学因素，药物筛选一直依赖各种动物模型，耗时费力。开发具有动脉血液流体力学特征的体外动脉粥样硬化模型具有重要价值。2023年8月29日，中国科学院大学丁永胜和余永亮合作团队在Biomicrofluidics上在线发表题为"Microfluidic-to-macrofluidic: A simple in vitro model of atherosclerosis induced by fluidic stimulation"研究论文，介绍一种基于微流控技术的体外动脉粥样硬化模型。
该模型有效模拟人体动脉内的流体力学环境和血管结构，考察了不同的压力和剪切力条件下的动脉粥样硬化早期相关事件，实验结果证明单纯采用流体刺激就可以显著引起细胞内的脂滴积累和炎症因子水平增加，确认了血液流变力学在动脉粥样硬化发生中的作用，并验证了阿托伐他汀(ATO), 川芎嗪(TMP), 高密度脂蛋白(HDL)三种抗动脉粥样硬化药物的功效。该模型与其它模型相比，该模型可以快速，经济、可靠地进行相关药物的药效评价。这些优势使其成为研究动脉粥样硬化相关机制和新药筛选的有力工具。
图1. 抗动脉粥样硬化药物抑制细胞内脂滴积累
图2. 体外动脉粥样硬化模型装置
图3. 专利证书
该模型是基于多层聚二甲基硅氧烷材料（PDMS）组成的微流控芯片装置。首先在芯片扁平微通道内静态共培养形成内皮和平滑肌细胞双层结构，然后将其接入蠕动泵驱动的循环培养基系统使扁平微通道变形为管状类血管宏通道。通过调节循环培养基流量和细胞黏附薄膜的厚度，改变管状结构内流体压力和剪切应力，能够获得与符合人体生理条件的三个水平的压力(65、131、196 mm Hg)和剪切应力(0.99、4.78、24 dyne/cm2)组成的不同流体条件。相关结果显示：中等水平的压力和剪切应力条件易引起早期动脉粥样硬化事件均较弱。此外，该模型也具备循环系统中的其他条件设定功能，例如流量对应心脏射血分数，薄膜厚度对应血管顺应性，下游管道口径对应外周血管阻力等。上述论文的第一作者为中国科学院大学生命科学学院博士研究生崔金刚。该研究获得国家自然科学基金项目的支持。该装置已获中国发明专利授权（ZL 2021 1 1263803.2），可进行技术转让与合作。原文连接: doi: 10.1063/5.0155267。
