Brain-on-a-chipEdit

Brain-on-a-chip-apparaten creëren een interface tussen neurowetenschappen en microfluïdica door: 1) verbetering van de levensvatbaarheid van de cultuur; 2) ondersteuning van high-throughput screening; 3) modellering van orgaanniveau fysiologie en ziekte in vitro/ex vivo, en 4) toevoeging van hoge precisie en afstembaarheid van microfluïdica. Hersenen-op-een-spaander apparaten overspannen meerdere niveaus van complexiteit in termen van de methodologie van de celcultuur. De apparaten zijn gemaakt gebruikend platforms die van traditionele 2D celcultuur aan 3D weefsels in de vorm van organotypic hersenenschijfjes variëren.

overzicht van organotypische Brain slicesEdit

Organotypische brain slices zijn een in vitro model dat in vivo fysiologie repliceert met extra doorvoer en optische voordelen, waardoor goed wordt gekoppeld aan microfluïdische apparaten. De plakjes van de hersenen hebben voordelen over primaire celcultuur in dat de weefselarchitectuur wordt behouden en de multicellular interactie kan nog voorkomen. Er is flexibiliteit in het gebruik, omdat plakjes acuut kunnen worden gebruikt (minder dan 6 uur na het oogsten van de plakjes) of gekweekt voor later experimenteel gebruik. Omdat organotypische hersenplakken wekenlang levensvatbaar kunnen blijven, laten ze toe om effecten op lange termijn te bestuderen. Op Slice-gebaseerde systemen bieden ook experimentele toegang met nauwkeurige controle van extracellulaire omgevingen, waardoor het een geschikt platform is voor het correleren van ziekte met neuropathologische uitkomsten. Omdat ongeveer 10 tot 20 plakjes uit één enkele hersenen kunnen worden gehaald, wordt het gebruik van dieren aanzienlijk verminderd ten opzichte van in vivo-studies. Organotypische hersenplakken kunnen worden geëxtraheerd en gekweekt uit meerdere diersoorten (bijvoorbeeld ratten), maar ook uit mensen.

ApplicationsEdit

Microfluidic devices zijn gecombineerd met organotypische plakjes om de levensvatbaarheid van de kweek te verbeteren. De standaardprocedure voor het kweken van organotypische hersenplakken (ongeveer 300 micron in dikte) maakt gebruik van semi-poreuze membranen om een lucht-medium interface te creëren, maar deze techniek resulteert in diffusiebeperkingen van nutriënten en opgeloste gassen. Omdat de microfluidic systemen laminaire stroom van deze noodzakelijke voedingsstoffen en gassen introduceren, wordt het vervoer verbeterd en kan de hogere weefsellevensvatbaarheid worden bereikt. Naast het levensvatbaar houden van standaardplakken, hebben de hersenen-op-een-spaanderplatforms de succesvolle culturing van dikkere hersenplakken (ongeveer 700 micron) toegestaan, ondanks een significante transportbarrière toe te schrijven aan dikte. Aangezien dikkere schijfjes meer inheemse weefselarchitectuur behouden, staat dit hersenen-op-een-spaanderapparaten toe om meer “in vivo-als” kenmerken te bereiken zonder de levensvatbaarheid van de cel op te offeren. De apparaten van Microfluidic steunen hoog-productieonderzoek en toxicologische beoordelingen in zowel 2D als plakculturen, leidend tot de ontwikkeling van nieuwe die therapeutiek voor de hersenen wordt gericht. Eén apparaat kon de geneesmiddelen pitavastatine en irinotecan combineren bij multiform glioblastoom (de meest voorkomende vorm van menselijke hersenkanker). Deze onderzoeksbenaderingen zijn gecombineerd met het modelleren van de bloed-hersenenbarrière (BBB), een significante hindernis voor drugs om wanneer het behandelen van de hersenen te overwinnen, die voor drugdoeltreffendheid over deze barrière toestaan om in vitro worden bestudeerd. De microfluidic sondes zijn gebruikt om kleurstoffen met hoge regionale precisie te leveren, die manier voor gelokaliseerde microperfusie in drugtoepassingen maken. Omdat de microfluidic apparaten met optische toegankelijkheid kunnen worden ontworpen, staat dit ook voor de visualisatie van morfologie en processen in specifieke gebieden of individuele cellen toe. De systemen van de hersenen-op-een-spaander kunnen orgaan-niveau fysiologie in neurologische ziekten, zoals de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson, en multiple sclerose nauwkeuriger dan met traditionele 2D en 3D celcultuurtechnieken modelleren. De capaciteit om deze ziekten op een manier te modelleren die van in vivo voorwaarden indicatief is is essentieel voor de vertaling van therapieën en behandelingen. Bovendien, zijn de hersenen-op-een-spaanderapparaten gebruikt voor medische diagnostiek, zoals in biomarkeropsporing voor kanker in schijfjes van het hersenenweefsel.

LimitationsEdit

hersenen-op-een-chip apparaten kunnen afschuifspanning veroorzaken op cellen of weefsel als gevolg van stroom door kleine kanalen, wat kan leiden tot cellulaire schade. Deze kleine kanalen introduceren ook gevoeligheid voor het vangen van luchtbellen die de stroom kunnen verstoren en mogelijk schade aan de cellen kunnen veroorzaken. Het wijdverspreide gebruik van PDMS (polydimethylsiloxaan) in hersenen-op-een-chip apparaten heeft enkele nadelen. Hoewel PDMS goedkoop, kneedbaar en transparant is, kunnen eiwitten en kleine moleculen door het en later bloedzuiger ongecontroleerd worden opgenomen.

Lung-on-a-chipEdit

long-on-a-chips worden ontworpen om de fysiologische relevantie van bestaande in vitro alveolaire-capillaire interface-modellen te verbeteren. Zo ‘ n multifunctioneel microapparaat kan belangrijke structurele, functionele en mechanische eigenschappen reproduceren van de menselijke alveolaire-capillaire interface (d.w.z. de fundamentele functionele eenheid van de levende long).

Dongeun Huh van Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering van Harvard beschrijft hun fabricage van een systeem dat twee dicht bij elkaar liggende microkanalen bevat, gescheiden door een dun (10 µm) poreus flexibel membraan gemaakt van PDMS. Het apparaat bestaat grotendeels uit drie microfluïdische kanalen, en alleen de middelste houdt het poreuze membraan. Cultuurcellen werden aan weerszijden van het membraan gekweekt: menselijke alveolaire epitheliale cellen aan de ene kant, en menselijke pulmonale microvasculaire endotheelcellen aan de andere kant.

de compartimentering van de kanalen vergemakkelijkt niet alleen de luchtstroom als een vloeistof die cellen en nutriënten aan het apicale oppervlak van het epitheel levert, maar maakt ook drukverschillen mogelijk tussen de middelste en zijkanalen. Tijdens normale inspiratie in de ademhalingscyclus van een mens neemt de intrapleurale Druk af, waardoor de longblaasjes uitzetten. Als lucht in de longen wordt getrokken, worden alveolaire epitheel en het gekoppelde endotheel in de haarvaten uitgerekt. Aangezien een vacuüm is aangesloten op de zijkanalen, zal een daling van de druk ervoor zorgen dat het middelste kanaal uitzet, waardoor het poreuze membraan en vervolgens de gehele alveolaire-capillaire interface worden uitgerekt. De druk-gedreven dynamische beweging achter het uitrekken van het membraan, ook beschreven als een cyclische mechanische spanning (geschat bij ongeveer 10%), Verhoogt beduidend het tarief van nanoparticletranslocatie over het poreuze membraan, wanneer vergeleken bij een statische versie van dit apparaat, en aan een transwell cultuursysteem.

om de biologische nauwkeurigheid van een hulpmiddel volledig te valideren, moet de respons van het hele orgaan worden geëvalueerd. In dit geval hebben onderzoekers verwondingen aan de cellen toegebracht:

• pulmonale ontsteking

pulmonale ontstekingsreacties leiden tot een multistaps-strategie, maar naast een verhoogde productie van epitheliale cellen en een vroege reactie release van cytokines, moet de interface een verhoogd aantal leukocytenadhesiemoleculen ondergaan. In Huh ‘ s experiment werd de longontsteking gesimuleerd door middel met een krachtige pro-inflammatoire mediator. Slechts uren nadat het letsel werd veroorzaakt, reageerden de cellen in het microfluidic apparaat dat aan een cyclische stam werd onderworpen overeenkomstig de eerder genoemde biologische reactie.

• longinfectie

levende E-coli-bacteriën werden gebruikt om aan te tonen hoe het systeem zelfs de aangeboren cellulaire respons op een bacteriële longinfectie kan nabootsen. De bacteriën werden geïntroduceerd op het apicale oppervlak van het alveolaire epitheel. Binnen enkele uren werden neutrofielen gedetecteerd in het alveolaire compartiment, wat betekent dat ze waren getransmigreerd vanuit het vasculaire microkanaal waar het poreuze membraan de bacteriën had gefagocytiseerd.

bovendien geloven onderzoekers dat de potentiële waarde van dit Long-op-A-chip-systeem zal helpen bij toxicologische toepassingen. Door de pulmonale reactie op nanoparticles te onderzoeken, hopen de onderzoekers meer over gezondheidsrisico ’s in bepaalde milieu’ s te leren, en eerder oversimplified in vitro modellen te corrigeren. Omdat een microfluidic lung-on-a-chip de mechanische eigenschappen van een levende menselijke long nauwkeuriger kan reproduceren, zullen de fysiologische reacties sneller en nauwkeuriger zijn dan een Transwell kweeksysteem. Niettemin, geven gepubliceerde studies toe dat de reacties van een long-op-A-chip nog niet volledig de reacties van inheemse alveolaire epitheliale cellen reproduceren.

Heart-on-a-chipEdit

inspanningen in het verleden om in vivo cardiale weefselomgevingen te repliceren, bleken een uitdaging te zijn vanwege moeilijkheden bij het nabootsen van contractiliteit en elektrofysiologische reacties. Dergelijke kenmerken zouden de nauwkeurigheid van in vitro experimenten sterk verhogen.

Microfluïdica heeft al bijgedragen aan in vitro experimenten met cardiomyocyten, die de elektrische impulsen genereren die de hartslag regelen. Onderzoekers hebben bijvoorbeeld een reeks PDMS-microchambers gebouwd, uitgelijnd met sensoren en stimulerende elektroden als een instrument dat elektrochemisch en optisch het metabolisme van de cardiomyocyten zal monitoren. Een andere laboratorium-op-a-spaander combineerde op dezelfde manier een microfluidic netwerk in PDMS met planaire micro-elektroden, dit keer om extracellulaire potentialen van enige volwassen murinecardiomyocytes te meten.

een gerapporteerd ontwerp van een hart-op-een-chip beweert “een efficiënt middel te hebben gebouwd om structuur-functierelaties te meten in constructies die de hiërarchische weefselarchitecturen van laminaire hartspier repliceren.”Deze chip bepaalt dat de uitlijning van de myocyten in het contractiele apparaat gemaakt van hartweefsel en het genexpressieprofiel (beïnvloed door vorm en celstructuur vervorming) bijdraagt aan de kracht geproduceerd in cardiale contractiliteit. Dit hart-op-een-chip is een biohybridconstructie: een geconstrueerd anisotroop ventriculair myocardium is een elastomeer dunne film.

het ontwerp – en fabricageproces van dit specifieke microfluïdische apparaat houdt in dat de randen van een glasoppervlak eerst worden bedekt met tape (of een beschermende film) om de gewenste vorm van het substraat te contouren. Vervolgens wordt een spincoatlaag van PNIPA aangebracht. Na het oplossen wordt de beschermfolie afgepeld, wat resulteert in een op zichzelf staand lichaam van PNIPA. De laatste stappen omvatten de spin coating van het beschermende oppervlak van PDMS over de deksel slip en uitharding. Muscular thin films (MTF) maken het mogelijk om hartspiermonolagen te ontwikkelen op een dun flexibel substraat van PDMS. Om de 2D-celcultuur goed te zaad, werd een Microcontact-druktechniek gebruikt om een fibronectine “bakstenen muur” – patroon op het PDMS-oppervlak te leggen. Zodra de ventriculaire myocytes werden gezaaid op het gefunctionaliseerde substraat, het fibronectin patroon georiënteerde hen om een anisotrope monolaag te produceren.

nadat de dunne lagen in twee rijen met rechthoekige tanden zijn gesneden en vervolgens het hele apparaat in een bad is geplaatst, stimuleren elektroden de samentrekking van de myocyten via een veldstimulatie, waardoor de stroken/tanden in de MTF worden gebogen. Onderzoekers hebben een correlatie ontwikkeld tussen weefselstress en de kromtestraal van de MTF-strips tijdens de contractiele cyclus, waarbij de aangetoonde chip wordt gevalideerd als een “platform voor kwantificering van stress, elektrofysiologie en cellulaire architectuur.”

nier-op-a-chipEdit

niercellen en nefronen zijn al gesimuleerd door microfluidic devices. “Dergelijke celculturen kunnen leiden tot nieuwe inzichten in cel-en orgaanfunctie en worden gebruikt voor drugscreening”. Een nier-op-een-spaanderapparaat heeft het potentieel om onderzoek te versnellen die kunstmatige vervanging voor verloren nierfunctie omvat. Tegenwoordig vereist dialyse dat patiënten tot drie keer per week naar een kliniek gaan. Een meer vervoerbare en toegankelijke vorm van behandeling zou niet alleen de algehele gezondheid van de patiënt verhogen (door de frequentie van de behandeling te verhogen), maar het hele proces zou efficiënter en draaglijker worden. Kunstnier onderzoek streeft ernaar om transporteerbaarheid, draagbaarheid en misschien implantatie vermogen om de apparaten door middel van innovatieve disciplines: microfluidics, miniaturisatie en nanotechnologie.

nefron-on-a-chipEdit

het nefron is de functionele eenheid van de nier en bestaat uit een glomerulus en een tubulaire component. Onderzoekers aan MIT beweren een bioartificieel apparaat te hebben ontworpen dat de functie van de nefron glomerulus, proximale ingewikkelde tubulus en lus van Henle repliceert.

elk deel van het apparaat heeft zijn unieke ontwerp, meestal bestaande uit twee microfabricage lagen gescheiden door een membraan. De enige inlaat aan het microfluidic apparaat wordt ontworpen voor de het ingaan bloedmonster. In de glomerulus ‘ sectie van de nefron, het membraan laat bepaalde bloeddeeltjes door zijn wand van capillaire cellen, samengesteld door het endotheel, keldermembraan en de epitheliale podocyten. De vloeistof die uit het capillaire bloed in Bowman ‘ s ruimte wordt gefilterd heet filtraat of primaire urine.

in de tubuli worden sommige stoffen aan het filtraat toegevoegd als onderdeel van de urinevorming, en sommige stoffen worden opnieuw uit het filtraat opgenomen en weer in het bloed opgenomen. Het eerste segment van deze tubuli is de proximale ingewikkelde tubulus. Dit is waar de bijna volledige opname van voedingsbelangrijke stoffen plaatsvindt. In het apparaat is dit gedeelte slechts een recht kanaal, maar bloeddeeltjes die naar het filtraat gaan, moeten het eerder genoemde membraan en een laag renale proximale tubuluscellen passeren. Het tweede segment van de tubuli is de lus van Henle waar de reabsorptie van water en ionen uit de urine plaatsvindt. De looping kanalen van het apparaat streeft ernaar om het tegenstroommechanisme van de lus van Henle te simuleren. Eveneens, vereist de lijn van Henle een aantal verschillende celtypes omdat elk celtype verschillende vervoereigenschappen en kenmerken heeft. Deze omvatten de dalende ledemaatcellen, dunne opstijgende ledemaatcellen, Dikke opstijgende ledemaatcellen, corticale het verzamelen van kanaalcellen en medullaire het verzamelen van kanaalcellen.

een stap in de richting van de validatie van de simulatie van het volledige filtratie-en reabsorptiegedrag van een fysiologisch nefron door het microfluïdische hulpmiddel zou het aantonen omvatten dat de transporteigenschappen tussen bloed en filtraat identiek zijn wat betreft de plaats waar ze voorkomen en wat door het membraan wordt binnengelaten. Bijvoorbeeld, de grote meerderheid van het passieve transport van water vindt plaats in de proximale tubulus en de dalende dunne ledemaat, of het actieve transport van NaCl vindt grotendeels plaats in de proximale tubulus en de dikke oplopende ledemaat. De ontwerpvereisten van het hulpmiddel vereisen dat de filtratiefractie in de glomerulus varieert tussen 15-20%, of dat de filtratieherabsorptie in de proximale ingewikkelde tubulus varieert tussen 65-70%, en dat ten slotte de ureumconcentratie in de urine (verzameld bij een van de twee uitgangen van het hulpmiddel) varieert tussen 200-400 mM.

een recent rapport illustreert een biomimische nefron op hydrogel microfluïdische apparaten met het vaststellen van de functie van passieve diffusie. De complexe fysiologische functie van nefron wordt bereikt op basis van interacties tussen vaten en tubuli (beide zijn holle kanalen). Conventionele laboratoriumtechnieken richten zich echter meestal op 2D-structuren, zoals petrischaaltjes die niet in staat zijn om de echte fysiologie die in 3D voorkomt te recapituleren. daarom ontwikkelden de auteurs een nieuwe methode om functionele, celbekleding en perfuseerbare microkanalen in 3D-hydrogel te fabriceren. De endotheliale en renale epitheliale cellen van het schip worden gekweekt binnen hydrogel microkanaal en vormen cellulaire dekking om schepen en tubuli, respectievelijk na te bootsen. Zij gebruikten confocal microscoop om de passieve verspreiding van één kleine organische molecule (gewoonlijk drugs) tussen de schepen en buisjes in hydrogel te onderzoeken. De studie toont het gunstige potentieel aan om nierfysiologie na te bootsen voor Regeneratieve Geneeskunde en drugscreening.hart-en vaatziekten worden vaak veroorzaakt door veranderingen in structuur en functie van kleine bloedvaten. Bijvoorbeeld, zelf-gerapporteerde tarieven van hypertensie suggereren dat het tarief toeneemt, zegt een 2003 verslag van de National Health and Nutrition Examination Survey. Een microfluidic platform dat de biologische reactie van een slagader simuleert kon niet alleen orgaan-gebaseerde schermen toelaten om vaker door een proef van de drugontwikkeling voor te komen, maar ook een uitvoerig begrip van de onderliggende mechanismen achter pathologic veranderingen in kleine slagaders opleveren en betere behandelingsstrategieën ontwikkelen. Axel Gunther van de Universiteit van Toronto stelt dat dergelijke MEMS-gebaseerde apparaten mogelijk kunnen helpen bij de beoordeling van de microvasculaire status van een patiënt in een klinische setting (gepersonaliseerde geneeskunde).

conventionele methoden die worden gebruikt om de intrinsieke eigenschappen van geïsoleerde resistentievaten (arteriolen en kleine arteriën met diameters variërend tussen 30 µm en 300 µm) te onderzoeken, omvatten de techniek van drukmyografie. Dergelijke methoden vereisen momenteel echter handmatig geschoold personeel en zijn niet schaalbaar. Een slagader-op-een-chip kan een aantal van deze beperkingen te overwinnen door het onderbrengen van een slagader op een platform dat schaalbaar, goedkoop en mogelijk geautomatiseerd in de productie zou zijn.

een op organen gebaseerd microfluïdisch platform is ontwikkeld als een lab-on-a-chip waarop een fragiel bloedvat kan worden bevestigd, zodat determinanten van resistentiearterieën kunnen worden bestudeerd.

de arteriële micro-omgeving wordt gekenmerkt door omgevingstemperatuur, transmurale druk en luminale & abluminale geneesmiddelconcentraties. De veelvoudige input van een micromilieu veroorzaakt een brede waaier van mechanische of chemische stimuli op de vlotte spiercellen (SMCs) en endothelial cellen (ECs) die de buiten-en luminal muren van het schip, respectievelijk lijnen. Endotheelcellen zijn verantwoordelijk voor het vrijgeven van vasoconstrictie en vaatverwijdende factoren, waardoor de toon wordt gewijzigd. Vasculaire tonus wordt gedefinieerd als de mate van vernauwing in een bloedvat ten opzichte van de maximale diameter. Pathogene Concepten geloven momenteel dat subtiele veranderingen in deze micro-omgeving uitgesproken effecten hebben op de arteriële tonus en de perifere vasculaire weerstand ernstig kunnen veranderen. De ingenieurs achter dit ontwerp geloven dat een specifieke kracht ligt in zijn vermogen om heterogene spatiotemporale invloeden te controleren en te simuleren die binnen de micro-omgeving worden gevonden, terwijl myografie-protocollen, op grond van hun ontwerp, alleen homogene micro-omgevingen hebben vastgesteld. Ze bewees dat door het leveren van fenylefrine door slechts één van de twee kanalen die superfusie aan de buitenmuren, de drug-gerichte kant vernauwde veel meer dan de drug tegengestelde kant.

de arterie-op-a-chip is ontworpen voor reversibele implantatie van het monster. Het apparaat bevat een microkanaalnetwerk, een arterie-laadruimte en een aparte arterie-inspectieruimte. Er is een microkanaal dat wordt gebruikt voor het laden van het slagadersegment, en wanneer de laadput wordt verzegeld, wordt het ook gebruikt als perfusiekanaal, om het proces van voedende levering van arterieel bloed aan een capillair bed in het biologische weefsel te repliceren. Een ander paar microkanalen dient om de twee uiteinden van het arteriële segment vast te stellen. Tot slot, wordt het laatste paar microkanalen gebruikt om superfusiestroomsnelheden te verstrekken, om de fysiologische en metabolische activiteit van het orgaan te handhaven door een constant ondersteunend medium over de abluminal muur te leveren. Een thermo-elektrische verwarming en een thermoresistor zijn aangesloten op de chip en handhaven fysiologische temperaturen bij de slagader inspectie gebied.

het Protocol van het laden en vastzetten van het weefselmonster in de inspectiezone helpt te begrijpen hoe deze aanpak volledige orgaanfuncties erkent. Nadat het weefselsegment in de laadput is ondergedompeld, wordt het laadproces gedreven door een spuit die een constant debiet van bufferoplossing opzuigt aan het uiteinde van het laadkanaal. Dit veroorzaakt het transport van de slagader naar zijn toegewijde positie. Dit wordt gedaan met gesloten fixatie en superfusie in/outlet lijnen. Na het stoppen van de pomp wordt de druk onder de atmosferische druk uitgeoefend via een van de fixatiekanalen. Vervolgens na het afdichten van de belading goed gesloten, de tweede fixatie kanaal wordt onderworpen aan een sub-Atmosferische druk. Nu is de slagader symmetrisch vastgesteld in het inspectiegebied, en een transmurale druk wordt gevoeld door het segment. De overige kanalen worden geopend en constante perfusie en superfusie worden aangepast met behulp van afzonderlijke spuitpompen.

Vessel-on-chips zijn toegepast om vele ziekteprocessen te bestuderen. Bijvoorbeeld, Alireza Mashaghi en zijn collega ‘ s ontwikkelden een model om viraal hemorragisch syndroom te bestuderen, dat virus veroorzaakte vasculaire integriteitsverlies impliceert. Het model werd gebruikt om de ziekte van het Ebola-virus te bestuderen en om anti-Ebola drugs te bestuderen.

Skin-on-a-chipEdit

menselijke huid is de eerste verdedigingslinie tegen vele pathogenen en kan zelf worden blootgesteld aan een verscheidenheid aan ziekten en problemen, zoals kanker en ontsteking. Als zodanig, omvatten de huid-op-a-spaander (SoC) toepassingen het testen van actuele geneesmiddelen en schoonheidsmiddelen, het bestuderen van de pathologie van huidziekten en ontsteking, en “het creëren van niet-invasieve geautomatiseerde cellulaire analyses” om voor de aanwezigheid van antigenen of antilichamen te testen die de aanwezigheid van een ziekteverwekker konden wijzen. Ondanks de grote verscheidenheid van potentiële toepassingen, is relatief weinig onderzoek gegaan naar het ontwikkelen van een huid-op-een-spaander in vergelijking met vele andere orgaan-op-een-spaanders, zoals longen en nieren. Kwesties zoals loslating van de collageensteiger van microkanalen, onvolledige cellulaire differentiatie, en overheersend gebruik van poly(dimethysiloxane) (PDMS) voor apparaatvervaardiging, die is getoond om chemische producten in biologische steekproeven uit te lekken en kan niet massaproducted stymie standaardisatie van een platform zijn. Een bijkomend probleem is de variabiliteit van celcultuursteigers, of de basisstof waarin cellen worden gekweekt, die wordt gebruikt in skin-on-chip-apparaten. In het menselijk lichaam staat deze stof bekend als de extracellulaire matrix.

de extracellulaire matrix (ECM) bestaat voornamelijk uit collageen en verschillende op collageen gebaseerde steigers zijn getest in SoC-modellen. Collageen neigt om van de microfluidic backbone los te maken tijdens het kweken toe te schrijven aan de samentrekking van fibroblasten. Eén studie probeerde dit probleem aan te pakken door de kwaliteiten van collageen steigers uit drie verschillende dierlijke bronnen te vergelijken: varkenshuid, rattenstaart en eendenvoeten. Andere studies ook geconfronteerd met onthechting kwesties toe te schrijven aan contractie, die problematisch kan gezien het feit dat het proces van volledige huiddifferentiatie tot enkele weken kan duren. De contractieproblemen zijn vermeden door collageensteiger te vervangen door een op fibrine gebaseerde dermale matrix, die niet samentrekte. De grotere differentiatie en vorming van cellagen werden ook gemeld in microfluidic cultuur wanneer vergeleken bij traditionele statische cultuur, die met vroegere bevindingen van betere cel-cel en cel-matrijsinteractie toe te schrijven aan dynamische perfusie, of verhoogde permeatie door interstitial ruimten toe te schrijven aan de druk van ononderbroken mediastroom overeenkomen. Deze verbeterde differentiatie en groei wordt verondersteld om gedeeltelijk een product van afschuifspanning te zijn die door de drukgradiënt langs een microkanaal wordt gecreeerd toe te schrijven aan vloeibare stroom, die ook nutriëntenlevering aan cellen niet direct naast het medium kan verbeteren. In statische culturen, die in traditionele huidequivalenten worden gebruikt, ontvangen cellen voedingsstoffen in het medium slechts door diffusie, terwijl de dynamische perfusie nutriëntenstroom door interstitiële ruimten, of hiaten tussen cellen kan verbeteren. Deze perfusie is ook aangetoond dat de strakke junctievorming van het stratum corneum, de taaie buitenste laag van de epidermis, die de belangrijkste barrière voor penetratie van de oppervlaktelaag van de huid te verbeteren.

dynamische perfusie kan ook de levensvatbaarheid van de cellen verbeteren, aangetoond door een commercieel huidequivalent te plaatsen in een microfluïdisch platform dat de verwachte levensduur met enkele weken verlengt. Deze vroege studie toonde ook het belang van haarfollikelen in huid gelijkwaardige modellen aan. Haarfollikelen zijn de primaire route in de onderhuidse laag voor actuele crèmes en andere substanties toegepast op de oppervlakte van de huid, een eigenschap die recentere studies vaak niet rekenschap hebben gegeven.

Eén studie ontwikkelde een SoC bestaande uit drie lagen, de epidermis, dermis en endotheliale laag, gescheiden door poreuze membranen, om oedeem, zwelling als gevolg van extracellulaire vochtophoping, een gemeenschappelijke reactie op infectie of letsel en een essentiële stap voor cellulair herstel te bestuderen. Er werd aangetoond dat het vooraf aanbrengen van Dex, een steroïdale crème met ontstekingsremmende eigenschappen, deze zwelling in de SoC verminderde.