PDMS体外生物模型在流场可视化和测量方面的最新进展

来自University of Minho的Rui A. Lima教授在Micromachines 期刊发表了文章，提出了PDMS体外生物模型在流场可视化和测量方面的最新进展。

聚二甲基硅氧烷 (PDMS)，以其优良的生物相容性、光学透明性、可调的弹性以及简便的制造工艺，在微流控器件和体外生物模型中占据了重要地位。本文列举了PDMS的主要物理性质，如折射率、热导率、弹性模量等，并与其他常用材料如聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、3D打印树脂和玻璃进行了对比分析。结果显示，PDMS在制造成本、灵活性以及生物应用方面表现优异，尽管存在一些如吸收疏水分子和在某些溶剂中膨胀的缺点，但通过表面改性等技术可得到显著改善。本文还报道了利用PDMS设备在宏观、微观和纳米尺度上进行的最新生物流研究。

图文摘要

PDMS在微流控器件中的应用

文章深入探讨了PDMS在微流控器件中的广泛应用，特别是在收缩和分叉结构中的流场特性。通过对比实验和数值模拟，揭示了PDMS器件在模拟血液流动、细胞变形以及粒子分离等方面的独特优势。特别是在分叉结构中，PDMS能够很好地复制复杂血管网络，为血流动力学研究和手术模拟提供了有力工具。

图片说明了PDMS多步交叉流微流体装置可以分离和评估 (a) 健康和病理血细胞和 (b) 由Brij L4胶束产生的血液模拟液和体外血液。

PDMS生物模型在血流动力学研究中的角色

PDMS最近成为用于制作生物模型最常用的材料。本文介绍了如何利用PDMS制造基于临床数据的动脉瘤模型，并通过数字图像相关法 (DIC) 和视频显微镜技术实现流场的可视化测量。通过与计算流体动力学 (CFD) 模拟结果的对比，验证了PDMS生物模型在验证数值模型和预测血流动力学特性方面的准确性。

图片展示了使用生物模型的实验测试：(a) 数字图像相关法；(b) 带粒子追踪的视频显微镜技术。

PDMS在纳米尺度的应用

除了宏观尺度的应用外，文章还探讨了PDMS在纳米尺度下的潜力。通过使用PDMS微流控器件，研究者们能够更真实地模拟体内环境，测试纳米粒子 (NPs) 的血液相容性、运输、 毒性、积累和药物输送性能。PDMS微流控模型为纳米药物输送、抗癌疗效评估等领域提供了强大的研究平台。

图片展示了与MNPs接触的红细胞的血液相容性评估程序。

结论与展望

综上所述，PDMS作为一种多功能材料，在体外生物模型和微流控器件中展现出了巨大的应用潜力。从宏观的血流动力学研究到纳米尺度的粒子行为分析，PDMS都提供了强有力的支持，这为生物医学应用领域能取得的重大进步和发展提供无限可能。

原文出自 Micromachines 期刊：https://www.mdpi.com/3018784

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/micromachines

Micromachines 期刊介绍

主编：Ai-Qun Liu, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong, China; Nanyang Technological University, Singapore

期刊研究内容涉及微/纳米结构、材料、器件、系统及与微纳技术相关的基础研究和应用。

2023 Impact Factor：3.0

2023 CiteScore：5.2

Time to First Decision：16.2 Days

Acceptance to Publication：1.8 Days