胃腸道類器官模型的優(yōu)化和詳細(xì)表征需要先進的方法來分析其腔內(nèi)環(huán)境。本文介紹了一種通過微機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，將pH微電極推進到懸浮在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行了分析，結(jié)果表明，每個培養(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測量可以實現(xiàn)高空間分辨率。

在之前的一項研究中，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

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)生理特性的時空特征進行細(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)確性和實時pH監(jiān)測，同時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)。

文獻精讀

Q1：這項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)確性和實時監(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機制。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)境中替代動物模型進行安全性和有效性評估。

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。