器官晶片（Organ-on-a-Chip）：組織界面與流動環境的體外模型

常見裝置會使用聚二甲基矽氧烷（polydimethylsiloxane, PDMS）、玻片與多孔聚合物膜。已發表的牙齒晶片、腎絲球晶片與腎臟類器官晶片研究，都曾在細胞或天然組織導入前使用 Harrick Plasma 低壓電漿清潔機，完成特定材料的表面活化、裝置組裝或後續功能化準備。紫外光、乙醇處理、培養塗層與細胞接種則依各研究方法接續進行。

組織界面與流動條件的共同控制

許多器官功能發生在兩種組織相接的界面。腎絲球的過濾屏障由內皮細胞、基底膜與足細胞共同構成；牙科材料則會隔著天然牙本質影響牙髓側的細胞。器官晶片可把界面兩側安排在不同腔室或流道，分別控制培養液、材料與刺激，再透過顯微影像或穿膜量測觀察反應。

類器官（organoid）由幹細胞衍生的細胞自組織成三維結構；器官晶片以工程化裝置控制幾何、流動與微環境。兩者整合後形成類器官晶片（organoid-on-a-chip），可讓三維組織與灌流通道在同一套系統中培養與觀察。

牙齒晶片中的天然牙本質介面與材料反應

由美國奧勒岡健康與科學大學（Oregon Health & Science University, OHSU）、南達科他大學（University of South Dakota），以及巴西塞阿拉聯邦大學（Federal University of Ceará）與坎皮納斯大學（University of Campinas）組成的跨機構研究團隊，在以牙齒晶片重現牙本質—牙髓與生醫材料介面的研究中，以兩個 PDMS 腔室夾住天然人類牙本質片。團隊把根尖乳突幹細胞（stem cells from the apical papilla, SCAPs）培養在牙本質的牙髓側，再從另一側加入 2-羥乙基甲基丙烯酸酯（2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA）、磷酸（phosphoric acid, PA）或 Adper Single Bond 2（SB），觀察牙科材料穿過牙本質介面後對細胞形態、存活與代謝活性的影響。

三種材料在晶片內與晶片外測試中都呈現細胞毒性，強度依序為 HEMA、SB、PA；晶片內細胞的代謝活性則持續高於晶片外對照。這套裝置也支援活細胞即時影像，使研究團隊能在保留天然牙本質屏障的條件下觀察材料反應。

裝置製作時，團隊使用 Harrick Plasma PDC-32G 處理 PDMS 與玻片，隨後放入未經電漿處理的牙本質片並完成封裝。組裝完成的晶片再以紫外光（ultraviolet, UV）處理 40 分鐘，之後才進入細胞培養與材料測試。

多孔膜兩側的腎絲球過濾屏障

由荷蘭拉德堡德大學醫學中心（Radboud University Medical Center）、埃因霍芬理工大學（Eindhoven University of Technology），以及巴林阿拉伯海灣大學（Arabian Gulf University）組成的跨機構研究團隊，在腎絲球內皮細胞與足細胞共同培養對過濾屏障的影響研究中，設計兩條平行微流道，並以孔徑 8 微米的徑跡蝕刻聚碳酸酯（polycarbonate, PC）膜分隔。條件永生化小鼠腎絲球內皮細胞（mGEnC）與小鼠足細胞株（MPC-5）分別培養在膜的兩側，讓研究團隊分析兩種細胞的交互作用與過濾屏障功能。

PC 膜先以 Harrick Plasma PDC-32-G-2 進行氧氣電漿處理，再接續 2% 雙胺基矽烷（bis-amino-silane）反應；PDMS 腔室也經氧氣電漿活化後，依序與 PC 膜及玻片組裝。完成通道清洗後，研究團隊以聚多巴胺與 A 型膠原蛋白雙層塗佈膜面，再接種兩種細胞。

團隊以螢光標記右旋糖酐（dextran）的穿膜傳輸量測屏障完整性。共同培養組的屏障完整性顯著優於任一單一細胞培養組，同時可觀察到較大的足細胞足突面積與較厚的醣萼；基因表現分析也顯示細胞分化與附著相關路徑受到兩種細胞互動影響。這套模型可用於進一步研究腎絲球細胞之間的訊號傳遞與疾病機制。

腎臟類器官與灌流通道的血管互動

由荷蘭伊拉斯姆斯大學醫學中心（Erasmus University Medical Center）、BIOND Solutions 與萊頓大學醫學中心（Leiden University Medical Center）共同參與的跨機構研究團隊，在以器官晶片建立腎臟類器官與血管互動模型的研究中，將人類誘導多能幹細胞衍生的腎臟類器官放入 BIOND inCHIPit 與 comPLATE 系統。晶片以矽框支撐 PDMS 薄膜，上方培養區透過 4 微米孔洞連接下方三條寬 400 微米的灌流通道，研究團隊再把人類臍靜脈內皮細胞（human umbilical vein endothelial cells, HUVECs）接種於通道內。

該研究以 Harrick Plasma PDC-32G-2 的高射頻功率設定（18 W）處理晶片兩分鐘，後續另以 70% 乙醇完成無菌處理並浸在 Milli-Q 水中保存。細胞接種前，通道再以 0.01% 纖連蛋白（fibronectin）塗佈，接著導入 HUVECs、放置腎臟類器官並建立流動培養。

晶片上的類器官保留主要腎元結構；研究團隊也依內皮標記的共同定位分析，觀察到晶片培養組的內皮細胞族群成熟度高於跨膜培養（Transwell）對照。共同培養後，通道內的 HUVECs 穿過多孔膜進入類器官，與類器官原有的內皮細胞連接，並形成具有開放管腔的血管樣結構。這套平台可在體外觀察腎臟類器官、灌流通道與血管細胞之間的互動。