[发明专利]用于研究流道的装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于研究(investigate)流道(流动管道，flow conduit)的装置。具体地，本发明涉及可以适用于研究小尺寸的流道，如可灌注软材料样品或者小的可存活或非存活生物脉管段的装置，如基于芯片的装置或芯片实验室(lab-on-a-chip)装置。

背景技术

高血压是一种达到流行比例的致死性病症。高血压的全球负担预期增加60％，即从2000年的26.4％(9.72亿人)增加到2025年的29.2％(15.6亿人)[Kearney，P.M.et al.，Lancet，2005，365(9455)：P.217-223]。尽管传统上认为高血压为老年性疾病，但是在加速其发作和严重化的多种遗传和生活方式因素的影响下，现在在年轻人中也很常见。高血压是许多疾病的主要风险因子，包括心脏病、中风和肾衰竭。由于目前我们对高血压的理解仍然不涵盖其固有复杂性，所以绝大多数高血压患者都是根据症状进行治疗，而不是根据病因进行治疗。应该推进对于高血压的认识以便改善这种情形。有一种正在提高的共识在于，高血压主要与主要源于血管树末端部中的小阻力动脉而升高的外周血管阻力相关。

关于血管结构和功能的现有认识主要来源于利用更易于进入的大的无阻力动脉的实验。遗憾的是，在大管道和小阻力动脉之间以及在来自不同血管床的阻力血管之间存在着功能性差异。研究小阻力血管，很大程度上是由于通过实验处理它们需要大量技术技能。由于更好地理解调节阻力血管结构和功能的机制是改善治疗高血压策略的关键，所以需要便于处理阻力动脉的技术。在利用这样的小动脉尝试进行其他研究时，例如在研究对其他刺激(如药物)的结构反应中也遇到类似的挑战。这些挑战也存在于其他类似的流道(如在肺、胰腺和其他器官中发现的小管)的研究中。

目前的方法和过程利用基于细胞的筛选、遗传分析和药理学工具并结合动物模型以鉴别、测试和评估潜在药物产品的安全性和效力。因此，该过程相对较长并且在进行人体试验之前仅有约千分之一的临床前鉴别获得成功。

目前的方法经常是费时的，需要管理和对于研究人员进行培训，并且经常导致可用于研究的血管的百分比较低。对于研究这些小流道提供有效且标准化的方法仍然是个挑战。可应用于其他生物学流道、以及人工或工程化流道对于这些难题的解决方案将是有用的。

发明内容

人们期望提供一种解决上述挑战中的至少一些的能够用于研究流道的装置。如果这样的技术能够成规模(根据比例改变大小，scalable)将是期望的。还期望一种用于监测这些流道对于治疗的反应，例如它们对于药物化合物的反应的方法和装置。

本发明描述了一种用于研究流道的装置。该装置使得流道，包括小的可存活或非存活生物学管道(例如阻力动脉)能够在生理条件下被可逆地或不可逆地加载、固定和灌注。该装置可使得人、动物和植物来源的流道或人工管道在芯片或微装置，例如微流体芯片或芯片实验室装置上进行固定和灌注。该装置可以提供对于流道的功能分析和器官培养相对优化的微环境、相对困难的管道插管(cannulation)过程的自动化、以及利用小且脆弱的管道进行常规研究的能力。

该装置可以允许流道的结构和反应(响应，response)测试，例如在治疗产品的鉴别中。该装置可以用来测试来自动物、人、植物和其他有机体的流道。流道可以来自任何器官，并且可以包括人工或工程化管道。流道可以包括在有机体中发现的管道，如脂小管、工程化血管、中空纤维、动脉、小动脉、静脉、小静脉、淋巴管、肠、输精管、输卵管、胆管、支气管、细支气管、气管、或任何其他类似的结构，以及在植物中发现的结构。该装置也可以通过利用它们的代表性管道而使得能够在对于某些药物、疾病、病症或治疗的筛选或评估中用于一个个体或多组个体的靶向治疗或个性化治疗。

该装置可以是根据比例改变大小的和/或多路复用的(multiplexed)，可由接受相对最低程度培训的人员来处理并且与通常用于这些研究的其他装置相比可以降低每个实验单元的成本。通过能够实施统一处理，不管使用者的技能如何，该装置都可以促进标准化。相反，之前开发的用于阻力动脉分离和培养的传统实验程序[例如，如在Bolz SS et al.，J Vasc Res，2003.40(4)：p.399-405和Bolz SS et al.，Am J Physiol Heart Circ Physiol.，2000.279(3)：p.H1434-9中披露的]通常需要在显微解剖技术和专业化设备方面接受过相对较高程度的培训的技术人员。