尼龙网格芯片促进肠道类器官三维可视化：突破类器官成像技术瓶颈

本研究针对肠道类器官(IOs)三维成像的技术难题，开发了一种由玻璃层和40μm尼龙网格组成的芯片装置。该芯片通过物理固定类器官并联合激光共聚焦三维重建技术，成功实现了对Matrigel去除后游离IOs的高质量成像，信号噪声比显著优于传统方法。这一创新为器官芯片(Organ-on-a-chip)和类器官高通量筛选提供了新型技术平台。

　　

在生命科学研究中，类器官(Organoids)作为连接细胞与生物体研究的重要桥梁，被誉为"微型器官"。这类三维细胞聚集体能够模拟真实器官的结构与功能，为疾病建模、药物筛选等研究提供了革命性工具。然而，当科学家们试图观察这些精致的微观结构时，却面临着令人头疼的技术瓶颈——传统荧光成像难以清晰捕捉包裹在基质胶(Matrigel)中的类器官全貌，而移除基质胶后又面临类器官结构易损的困境。

中国中医科学院中医药健康产业研究所传统中药药理江西省重点实验室的Jinlong Tan团队在《Scientific Reports》发表的研究，通过一种巧妙的尼龙网格芯片设计，成功破解了这一技术难题。研究人员受细胞筛网意外发现的启发，开发出由0.2mm薄玻璃、40μm尼龙网格和2mm厚玻璃组成的三层结构芯片。该装置不仅能稳定固定去基质胶的肠道类器官(IOs)，更通过与激光共聚焦显微镜的兼容设计，实现了对类器官-网格界面相互作用的高分辨率三维可视化。

研究主要采用四大关键技术：1）基于C57BL/6小鼠肠隐窝的类器官培养体系；2）UV固化组装18mm直径的尼龙网格芯片；3）优化免疫荧光标记流程避免液体剪切损伤；4）Z轴层扫三维重建技术选择性过滤网格干扰信号。

【结构表征】
通过测量40个IO出芽结构，发现50%以上直径约40μm，与网格孔径完美匹配。芯片设计考虑液体表面张力，通过下层缺口促进液体交换，上层0.2mm薄玻璃确保共聚焦显微镜工作距离。

【标记流程】
建立六步标准化操作：类器官扩增→冰PBS去除Matrigel→芯片装载→免疫荧光标记→芯片倒置→三维成像。关键步骤需沿孔板侧壁缓慢加液，避免剪切力损伤。

【可视化效果】
常规荧光成像受网格阴影干扰，而激光共聚焦通过Z-stack扫描（1μm间隔）实现高质量重建。比较实验显示，芯片法信噪比显著优于Matrigel直接标记（渗透差）和游离标记（结构损伤）。40μm网格比70μm保留更多样本（p<0.001）。

【讨论与展望】
该研究首次证明尼龙网格可物理固定IOs并兼容三维成像，但网格自发荧光问题仍需改进。未来可通过集成多孔板实现高通量筛选，或开发替代材料减少光学干扰。值得关注的是，该方法可能拓展至其他出芽型类器官（如肺、胰腺），为类器官研究提供普适性成像解决方案。

这项由Jiangxi Province Key Laboratory of Traditional Chinese Medicine Pharmacology团队完成的工作，不仅解决了类器官研究中的关键技术瓶颈，更通过简单的物理设计展示了"少即是多"的科学智慧——有时最复杂的科学问题，恰恰需要最简洁的工程解决方案。