胃腸道類器官模型的優(yōu)化和詳細(xì)表征需要先進(jìn)的方法來分析其腔內(nèi)環(huán)境。本文介紹了一種通過微機(jī)械手控制的微電極精確測量三維人體胃類器官管腔內(nèi)pH值的高重復(fù)性方法。

pH微電極可以選購Unisense公司產(chǎn)品，其由直徑25微米的斜面玻璃尖端組成。測量時(shí)，將pH微電極推進(jìn)到懸浮在Matrigel中的類器官（>200微米）的腔內(nèi)，而參比電極則浸沒在培養(yǎng)皿的周圍培養(yǎng)基中。

我們使用這種微電極對從人體胃體中提取的類器官進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，每個(gè)培養(yǎng)孔內(nèi)的管腔pH值相對一致，約為7.7±0.037，而且可以連續(xù)測量至少15分鐘。在一些較大的類器官中，測量結(jié)果顯示上皮表面和管腔之間存在pH梯度，這表明類器官中的pH測量可以實(shí)現(xiàn)高空間分辨率。

在之前的一項(xiàng)研究中，微電極被成功用于測量類器官腔內(nèi)的氧氣濃度，證明了這種方法在類器官分析中的多功能性?？傊?，該方案描述了三維類器官內(nèi)復(fù)雜管腔空間功能表征的重要工具。

創(chuàng)新點(diǎn)

研究者們使用了微操縱器控制的微電極來精確測量3D人類胃類器官腔內(nèi)的pH值，這種方法提供了對腔內(nèi)生理特性的時(shí)空特征進(jìn)行細(xì)致分析的能力。

通過微電極測量，研究者們能夠揭示胃類器官上皮表面和腔內(nèi)之間的pH梯度，這表明了該方法在實(shí)現(xiàn)高空間分辨率測量方面的潛力。

與傳統(tǒng)的pH敏感染料方法相比，微電極測量能夠提供更高的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)pH監(jiān)測，同時(shí)避免了染料方法中的復(fù)雜校準(zhǔn)步驟和可能的測量誤差。

該方法不僅可以用于pH測量，還可以適應(yīng)于分析類器官模型中的O2、N2O、H2、NO、H2S、氧化還原狀態(tài)和溫度等多種生理參數(shù)。

提供了一個(gè)重要的工具，用于功能性表征3D類器官內(nèi)部復(fù)雜的腔內(nèi)空間，有助于更準(zhǔn)確地模擬器官功能和病理狀態(tài)。

文獻(xiàn)精讀

Q1：這項(xiàng)研究中使用的微電極測量技術(shù)與傳統(tǒng)的pH敏感染料方法相比有哪些優(yōu)勢？

A：微電極測量技術(shù)相比傳統(tǒng)的pH敏感染料方法，提供了更高的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)監(jiān)測能力。此外，微電極不需要復(fù)雜的校準(zhǔn)步驟，減少了可靠性和準(zhǔn)確性方面的問題。微電極還能夠提供更高的空間分辨率，允許研究者在微尺度上詳細(xì)分析類器官的腔內(nèi)pH環(huán)境。

Q2：這項(xiàng)研究中使用的人類胃類器官模型在模擬胃生理和病理狀態(tài)方面有哪些潛在的應(yīng)用？

A：人類胃類器官模型可以在模擬胃的生理和病理狀態(tài)方面發(fā)揮重要作用。它們可以用來研究細(xì)胞分泌和吸收過程、藥物反應(yīng)、病原體感染的影響以及胃黏膜的保護(hù)機(jī)制。此外，這些模型還可以用于開發(fā)和測試新的治療方法，以及在監(jiān)管環(huán)境中替代動(dòng)物模型進(jìn)行安全性和有效性評(píng)估。

Q3：研究中提到的微電極測量協(xié)議是否可以適用于其他類型的類器官模型，以及是否可以用于測量其他生理參數(shù)？

A：是的，研究中提到的微電極測量協(xié)議不僅適用于胃類器官模型，還可以適應(yīng)于其他類型的類器官模型，包括腸道、肝臟和肺等。此外，通過選擇適當(dāng)?shù)奈㈦姌O，該方法不僅可以測量pH值，還可以測量O2、N2O、H2、NO、H2S、氧化還原狀態(tài)和溫度等多種生理參數(shù)，從而為研究者提供了一種多功能的測量工具。