A Biomimetic Human Lung‐on‐a‐Chip with Colorful Display of Microphysiological Breath

材料科学 实验室晶片 呼吸 气流 药物发现 微流控 生物系统 纳米技术 生物医学工程 计算机科学 生物 解剖 医学 机械工程 内科学 生物信息学 工程类
作者
Yujuan Zhu,Lingyu Sun,Yu Wang,Lijun Cai,Zhuohao Zhang,Yixuan Shang,Yuanjin Zhao
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (13) 被引量:85
标识
DOI:10.1002/adma.202108972
摘要

Lung-on-a-chip models hold great promise for disease modeling and drug screening. Herein, inspired by the iridescence phenomenon of soap bubbles, a novel biomimetic 3D microphysiological lung-on-a-chip system with breathing visualization is presented. The system, with an array of pulmonary alveoli at the physiological scale, is constructed and coated with structural color materials. Cyclic deformation is induced by regular airflow, resembling the expansion and contraction of the alveoli during rhythmic breathing. As the deformation is accompanied with corresponding synchronous shifts in the structural color, the constructed system offers self-reporting of the cell mechanics and enables real-time monitoring of the cultivation process. Using this system, the dynamic relationships between the color atlas and disease symptoms, showing the essential role of mechanical stretching in the phenotypes of idiopathic pulmonary fibrosis, are investigated. These features make this human lung system ideal in biological study, disease monitoring, and drug discovery.
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