微流控技术在高通量药物筛选方向的应用
药物研发在现在医学领域中占有很高的地位。如何在各种条件的约束下（生物活性、动物实验伦理的3R原则、生物毒性等等）快速且高效率的筛选具有临床意义的药物，是当前研发企业、单位、课题组的一个重要课题。随着近些年，物理、化学、材料方向科学研究的进步，微流控芯片逐渐走进各位药物研发者的“视野”。也成为新一代的“小白鼠”。
在药物筛选中，微流控芯片可以实现高通量、高精度、高效率的性能要求。主要应用集中在以下几个方面：
一、药物评估
微流控芯片通过一些列的设计与制造，可以建立多种生物学的试验系统。刘婷娇等人所展示的一种肿瘤细胞诱导血管新生芯片模型。（Liu, L., Xie, Z., Zhang, W., Fang, S., Kong, J., Jin, D., … Liu, T. (2016).Biomimetic tumor-induced angiogenesis and anti-angiogenic therapy in a microfluidic model. RSC Advances, 6(42), 35248–35256.doi:10.1039/c6ra05645h）。
研究者将HUVEC接种于芯片模型的内皮细胞培养通道，ACC-M及UM-SCC6接种于细胞培养池，同时在内皮细胞培养通道中加入anti-VEGF、SU5416、PI-103三种血管新生抑制剂。分别观察三种抑制剂对ACC-M和UM-SCC6诱导血管新生的抑制作用。结果表明，三种抑制剂对ACC-M和UM-SCC6诱导血管新生均有抑制作用，显著降低了HUVEC的侵袭面积和距离，但SU5416对HUVEC侵袭距离的影响较小。
该研究建立的微流控芯片模型在体外重现了肿瘤诱导的尖端细胞分化、ECM侵袭和毛细血管生成。该仿生模型与体内血管生成具有良好的生理相似性。它为研究血管生成机制和快速、廉价地筛选抑制血管生成的药物提供了一个新的平台。
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二、药代动力学和药效学研究
药物代谢和毒性是药物体内过程评价的一个重要环节，关系临床用药所采用 的方式和所需的剂量。Wu等人介绍了一种新的多层微流体装置，由PDMS基片、 PC膜和SPE微柱组成，用于表征人肝微粒体中的药物代谢及其对肿瘤细胞的细胞毒性。（Wu Q，Gao D，Wei J，Jin F，Xie W，Jiang Y，et a1．Development of a novel multi—layer microfluidic device towards characterization of drug metabolism and cytotoxicity for drug screening[J]．Chem．Commun．，2014，50：2762—2764．）
三、高通量
Lee研究组首次建立了集成化的微流控药物筛选系统。该系统集成了细胞培养、药物浓度梯度生成、细胞的药物刺激和细胞的活性检测等单元，被普遍认为是基于微流控芯片进行高通量药物筛选的先驱性工作系统中，细胞培养于阵列区域中，每个培养单元都含有C型环结构通道，细胞看在通道内存活48小时以上。该系统还利用流体的层流扩散效应，自动生成了 8种不同的药物浓度梯度。将微流控浓度梯度生成模块与阵列细胞培养模块相结合，在每种不同的药物浓度上进行8次细胞药物刺激重复实验，共可实现64个 药物筛选实验的阵列集成。这种药物浓度梯度生成模块和阵列细胞培养模块的组合方式也被广泛应用于之后的细胞水平药物高通量筛选的研究工作中。
尾流
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微流控技术在高通量药物筛选方向的应用已经展现出了强大的活力，在未来随着工业研究、材料的进步，微流控技术一定能成为新时代的通量药物筛选最广泛的科学研究技术。
