La tecnología de riego de tejido in vitro se originó a principios del siglo xx. después de más de un siglo de desarrollo, ha pasado de un simple riego de un solo órgano a un complejo sistema de riego combinado de múltiples órganos. En la actualidad, el sistema se ha utilizado ampliamente en la investigación de hígado, corazón, riñón y otros órganos, proporcionando una herramienta importante para el desarrollo de nuevos medicamentos, la investigación de mecanismos de enfermedad y la optimización de programas de tratamiento clínico.

I. principios de diseño

El objetivo central del diseño del sistema de riego de tejidos in vitro es simular el entorno interno en la medida de lo posible y mantener la función fisiológica normal de los tejidos. El sistema consta principalmente de un dispositivo de circulación de líquido de riego, un dispositivo de oxigenación, un sistema de control de temperatura y un dispositivo de monitoreo. Los dispositivos de circulación de líquido de llenado suelen incluir botellas de almacenamiento, bombas peristálticas, sistemas de tuberías y dispositivos de recolección para garantizar que el líquido de llenado pueda fluir continuamente y constantemente a través de los tejidos.

La selección y preparación del líquido de riego es el eslabón clave del diseño del sistema. Los líquidos de riego comunes incluyen el amortiguador Krebs - henseleit, el líquido Tyrode 's, etc., y sus componentes deben ajustarse de acuerdo con el tipo de tejido específico. El líquido de riego ideal debe contener electrolitos, nutrientes y oxígeno adecuados, con un pH de entre 7,35 y 7,45 y una presión osmótica de aproximadamente 290 - 310mosm / L. Además, es necesario añadir los sustratos energéticos necesarios, como la glucosa y los ácidos grasos.

El control de temperatura y pH es esencial para mantener la actividad tisular. El sistema suele mantener una temperatura constante de 37 ° C mediante circulación de baño de agua o calentamiento eléctrico, mientras que el pH se controla ajustando la concentración de bicarbonato en el líquido de riego o introduciendo una proporción adecuada de mezcla de CO2 / O2. El sistema avanzado también está equipado con dispositivos de monitoreo en tiempo real para registrar continuamente la temperatura, pH、 Presión parcial de oxígeno y otros parámetros.

II. indicadores y métodos de evaluación del rendimiento del sistema

La estabilidad de la velocidad de flujo del líquido de riego es el indicador principal para evaluar el rendimiento del sistema. El sistema de riego ideal debe proporcionar un flujo de riego estable y de pequeño pulso, con un rango de fluctuación de la velocidad de flujo no superior a ± 5% del valor establecido. El método de evaluación incluye la medición directa del volumen de líquido de llenado por unidad de tiempo o el monitoreo continuo a través de sensores de flujo.

La capacidad de mantenimiento de la actividad tisular es el indicador central del rendimiento del sistema. Se puede evaluar determinando indicadores bioquímicos como el contenido de ATP tisular, la liberación de Lactato deshidrogenasa y la tasa de consumo de oxígeno. Los exámenes morfológicos, como la observación de la luz y la microscopía electrónica, también pueden reflejar intuitivamente la integridad de la estructura tisular. Además, los indicadores funcionales específicos del tejido, como la capacidad de síntesis de urea del hígado y la contracción del corazón, pueden reflejar más directamente las ventajas y desventajas del rendimiento del sistema.

La eficiencia del intercambio de metabolitos refleja la capacidad del sistema para simular el entorno interno. Se puede calcular determinando el consumo de nutrientes y la producción de metabolitos en la entrada y salida del líquido de riego. Por ejemplo, la tasa de ingesta de glucosa, la tasa de producción de ácido láctico, la secreción de urea, etc., son indicadores de evaluación comunes. El sistema avanzado también puede integrar tecnologías analíticas como la espectrometría de masas o la Cromatografía líquida de alto rendimiento para realizar el monitoreo en tiempo real de una variedad de metabolitos.

III. situación actual de la aplicación y tendencias de desarrollo

En la actualidad, el sistema se ha utilizado ampliamente en muchos campos de Investigación. En el desarrollo de medicamentos, el sistema se puede utilizar para evaluar el metabolismo de los medicamentos, la toxicidad y la distribución específica del tejido; En el estudio de la enfermedad, se puede simular la respuesta tisular en condiciones patológicas; En la medicina de trasplante, se puede utilizar para evaluar la calidad de conservación de los órganos. El sistema de infusión hepática también se utiliza en la terapia de transición para el tratamiento clínico de la insuficiencia hepática aguda.

La tendencia de desarrollo futuro se refleja principalmente en tres aspectos: primero, la miniaturización y automatización, a través de la tecnología de control de microfluídicos y el sistema de control inteligente para lograr un control ambiental más preciso; El segundo es la integración de múltiples órganos para establecer un modelo de interacción entre órganos más cercano al entorno interno; El tercero es la combinación con la tecnología de imágenes y la tecnología de histología para realizar la adquisición y análisis de datos multidimensionales. Estos desarrollos ampliarán en gran medida el alcance de la aplicación y el valor de la investigación científica del sistema de riego de tejidos in vitro.