胃肠道类器官模型的优化和详细表征需要先进的方法来分析其腔内环境。本文介绍了一种通过微机械手控制的微电极精确测量三维人体胃类器官管腔内pH值的高重复性方法。


pH微电极可以选购Unisense公司产品，其由直径25微米的斜面玻璃尖端组成。测量时，将pH微电极推进到悬浮在Matrigel中的类器官（>200微米）的腔内，而参比电极则浸没在培养皿的周围培养基中。

我们使用这种微电极对从人体胃体中提取的类器官进行了分析，结果表明，每个培养孔内的管腔pH值相对一致，约为7.7±0.037，而且可以连续测量至少15分钟。在一些较大的类器官中，测量结果显示上皮表面和管腔之间存在pH梯度，这表明类器官中的pH测量可以实现高空间分辨率。


在之前的一项研究中，微电极被成功用于测量类器官腔内的氧气浓度，证明了这种方法在类器官分析中的多功能性。总之，该方案描述了三维类器官内复杂管腔空间功能表征的重要工具。


创新点


研究者们使用了微操纵器控制的微电极来精确测量3D人类胃类器官腔内的pH值，这种方法提供了对腔内生理特性的时空特征进行细致分析的能力。

通过微电极测量，研究者们能够揭示胃类器官上皮表面和腔内之间的pH梯度，这表明了该方法在实现高空间分辨率测量方面的潜力。


与传统的pH敏感染料方法相比，微电极测量能够提供更高的准确性和实时pH监测，同时避免了染料方法中的复杂校准步骤和可能的测量误差。


该方法不仅可以用于pH测量，还可以适应于分析类器官模型中的O2、N2O、H2、NO、H2S、氧化还原状态和温度等多种生理参数。


提供了一个重要的工具，用于功能性表征3D类器官内部复杂的腔内空间，有助于更准确地模拟器官功能和病理状态。


文献精读


Q1：这项研究中使用的微电极测量技术与传统的pH敏感染料方法相比有哪些优势？


A：微电极测量技术相比传统的pH敏感染料方法，提供了更高的准确性和实时监测能力。此外，微电极不需要复杂的校准步骤，减少了可靠性和准确性方面的问题。微电极还能够提供更高的空间分辨率，允许研究者在微尺度上详细分析类器官的腔内pH环境。


Q2：这项研究中使用的人类胃类器官模型在模拟胃生理和病理状态方面有哪些潜在的应用？


A：人类胃类器官模型可以在模拟胃的生理和病理状态方面发挥重要作用。它们可以用来研究细胞分泌和吸收过程、药物反应、病原体感染的影响以及胃黏膜的保护机制。此外，这些模型还可以用于开发和测试新的治疗方法，以及在监管环境中替代动物模型进行安全性和有效性评估。


Q3：研究中提到的微电极测量协议是否可以适用于其他类型的类器官模型，以及是否可以用于测量其他生理参数？


A：是的，研究中提到的微电极测量协议不仅适用于胃类器官模型，还可以适应于其他类型的类器官模型，包括肠道、肝脏和肺等。此外，通过选择适当的微电极，该方法不仅可以测量pH值，还可以测量O2、N2O、H2、NO、H2S、氧化还原状态和温度等多种生理参数，从而为研究者提供了一种多功能的测量工具。