用于标准培养箱中自动化、可扩展类器官培养的伺服驱动3D打印一次性微阀

类器官和细胞培养过程的自动化对于在再生医学和干细胞研究中实现可扩展且标准化的实验至关重要。然而，现有微流控平台通常依赖复杂的装置配置，这限制了其在标准培养箱环境中的集成应用。为应对这些挑战，我们开发了一种紧凑、可扩展的多孔平台，其采用3D打印、由伺服驱动的一次性微阀，以实现培养基和药物更换的全自动化。该设计无需外部压力源和控制通道，从而为类器官培养提供了一种更简化且更具成本效益的解决方案。 该平台集成了一个联网显微成像模块和一个电动XYZ载物台，可在培养箱内直接对单个孔进行连续、实时成像。该系统支持在生理条件下进行精确且可靠的流体处理，从而提升了通量、可重复性和可及性。我们通过台式测试以及小鼠和人类类器官模型对该平台进行了验证。形态学分析、免疫组织化学（IHC）和定量聚合酶链式反应（qPCR）结果表明，在自动化培养条件与手动培养条件之间，细胞活力、生长情况和基因表达谱具有可比性。上述结果确立了一个稳健且可扩展的全自动类器官培养框架，为传统微流控系统提供了一种更简化、更易获得的替代方案，并在再生医学、药物发现和大规模生物筛选中具有广泛的应用前景。

类器官和细胞培养过程的自动化对于在再生医学和干细胞研究中实现可扩展且标准化的实验至关重要。然而，现有微流控平台通常依赖复杂的装置，这限制了其在标准培养箱环境中的集成应用。为应对这些挑战，我们开发了一种紧凑、可扩展的多孔平台，其配备了3D打印、由伺服驱动的一次性微阀，可实现培养基和药物更换的全自动化。该设计无需外部压力源和控制通道，从而为类器官培养提供了一种更简化且更具成本效益的解决方案。

该平台集成了一个联网显微成像模块和电动XYZ载物台，可在培养箱内直接对各个孔进行连续、实时成像。它支持在生理条件下实现精确且可靠的流体处理，从而提高了通量、可重复性和可及性。我们通过台架测试以及小鼠和人类类器官模型对该平台进行了验证。形态学分析、免疫组织化学（IHC）和定量聚合酶链式反应（qPCR）结果表明，在自动化培养条件与手动培养条件之间，细胞活性、生长情况和基因表达谱具有可比性。

这些结果确立了一个用于全自动类器官培养的稳健且可扩展的框架，为传统微流控系统提供了一种更简化、更易获得的替代方案，并在再生医学、药物发现和可扩展生物筛选中具有广泛的应用前景。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.16.732526v1?rss=1

🏷️ 类器官培养 实验自动化 3D打印微阀 微流控平台 实时显微成像 高通量筛选