微流控“脉管系统”血栓动力学建模

止血，即血液流动的停止，是生命所必需的，由于必需蛋白质或细胞的缺乏，患者会出现危及生命的出血情况。然而，如果这些系统异常，就会在动脉和静脉循环中导致有害的血栓并发症，占西方世界死亡人数的三分之一以上。血凝块的形成被称为纤溶，这是限制血凝块大小的自然方式，从而防止血管闭塞。我们对纤维蛋白溶解的知识受到无效系统和方法的影响，这些系统和方法不能准确反映这一过程在活的有机体内．然而，了解这些机制对于我们对抗血栓栓塞性疾病是至关重要的，并将允许设计更有效的药物，促进血栓在致病情况下的分解，如中风、深静脉血栓形成和冠心病，同时限制与当前抗血栓药物相关的出血并发症。

动物模型一直是止血和血栓形成研究的主流，因为这些系统是复杂的，受到多种细胞类型和血管的剪切应力的影响，这改变了血栓的结构和组成。此外，遗传小鼠模型非常丰富，由于与人类系统相似，因此被认为是研究血栓形成的良好模型。在英国，研究机构对血栓和止血进行动物研究，每年将使用超过2000只老鼠。近年来体外血小板活化和凝血模型已经开发出来，现在已经在血栓和止血领域站稳脚跟。结合先进的分子生物学技术来操纵关键蛋白的表达，这导致了替代和减少动物在这一领域的使用。然而，这些模型不包括可视化血栓稳定性和降解的步骤。我们实验室是第一个研制出体外用人全血模型研究纤维蛋白溶解。该模型再现了脉管系统的剪切应力，并将影响血栓形成和稳定性的血液循环细胞包括血小板、单核细胞和中性粒细胞纳入其中。目前这一模型的一个主要限制是它缺乏血管内皮表面在活的有机体内并提供了许多影响纤溶的因素在活的有机体内．

本研究的基本目标是建立一个包含血管系统所有元素(包括内皮层)的芯片血栓模型。该模型将首次允许在类似血管的微循环血栓环境中实时分析纤溶活性。使用这种3D微流控模型将取代在我们自己的机构中使用动物来研究纤维蛋白溶解，每年减少1800只小鼠的数量。重要的是，如果被其他机构采用，该模型将大大减少用于血栓和止血研究的动物数量，每个机构最多可减少1000-2000只。我们将确保该方法在科学期刊和NC3Rs门户上发表，以鼓励采纳并将在国家和国际会议上介绍该模式。我们设想，这种复杂的芯片上的血栓模型将增强我们对纤溶过程的理解，并用作测试新型抗血栓药物的平台。

该奖学金是与英国心脏基金会(BHF)共同颁发的。