动脉粥样硬化和动脉瘤有大量的发病率和死亡率,会造成血管破裂，出血，血栓，缺血性事件，甚至导致猝死。在开始形成动脉瘤的病理变化时，血流的变化会逐渐使动脉壁变弱，并导致血管扩张，最终使动脉瘤壁破裂。血管内不同的血流流动模式（例如，旋流，湍流或低速流动）会改变血管壁上的应力，这些变化会导致内皮细胞的损伤。以往研究细胞对流动剪切应力的设备复杂且昂贵，并且样品通量有限。
来自苏黎世联邦理工学院的ViolaVogel的团队设计了一种简单、无泵、闭环、易于复制和小型化的流动设备，使三维血管平滑肌组织处在高速脉动血流中，细胞外基质的某些组分含量用以表征动脉瘤或动脉粥样硬化组织的特征。相关文章“APulsatileFlowSystemtoEngineerAneurysmandAtherosclerosisMimeticExtracellularMatrix”近期刊登在AdvancedScience期刊上。
首先，研究人员将种植有平滑肌细胞的多孔支架放置在有轨道谐振器产生的行进波的培养皿中，使用ANSYS仿真培养皿内的流场。接着，检测培养1天后支架上平滑肌细胞在高速血流和低速血流这两种不同的流速条件下α-SMA的表达情况，并且通过免疫荧光评估了胶原蛋白I，III和弹性蛋白的基质含量和金属蛋白酶mRNA的表达。结论表明，支架背面的蛋白酶活性相比于支架正面的蛋白酶活性较高，脉动层流改变了金属蛋白酶与其抑制剂的比例平衡。最后，研究人员进行体外药物评估，在培养皿内加入强力霉素（一种通用的组织金属蛋白酶抑制剂），与对照组相比，强力霉素显着提高了支架两侧的弹性蛋白含量，并略微改善了总弹性蛋白沉积，证实了金属蛋白酶在破坏弹性蛋白组装中的反调节作用。
图一平台组装以及对流场仿真
图二水平（XY）平面上的实验轨迹和速度计算
图三培养1天后工程组织在高速或低速脉动血流情况下的α-SMA差异含量
图四胶原I和弹性蛋白在工程组织的正面和背面的沉积差异
图五纤维蛋白的mRNA表达和免疫染色显示，培养的1天后，通过抑制金属蛋白酶抑制剂的活性，正面的脉动高速流动降低了工程化平滑肌细胞组织中的总体金属蛋白酶活性，而强力霉素通过抑制金属蛋白酶来抑制纤维蛋白重塑
图六金属蛋白酶抑制剂强力霉素可增强两种工程平滑肌细胞组织中的胶原蛋白I和弹性蛋白蓄积
研究人员的设计出一种简单的设备能够显示出在体外生长的3D组织，在不同的脉动流下，在3D组织正面，背面和侧面的不同影响，并量化了流动速度和剪切应力。该平台将来可用于个性化医学应用的药物功效研究，从而对不同的治疗手段如何影响组织生长和细胞外基质提供了机械角度的见解，该平台在个性化和精密医学中具有巨大的应用潜力。
--扫描
