研究血液与脑脊液之间的药物运输
中枢神经系统药物研究需要考虑分子怎样进入脑内环境。除了血脑屏障，脉络丛的血液—脑脊液屏障也参与药物和其他物质的运输。美国匹兹堡大学、范德堡大学与礼来研究团队在 Frontiers in Pharmacology 报道了一种人源屏障芯片，用于观察屏障通透性、聚乙二醇（PEG）分布和药物运输。
该模型以人原代内皮细胞和上皮细胞构建两个相邻腔室，分别代表血管侧与脑脊液侧。团队先评价屏障是否能持续保持功能，再研究不同分子量 PEG 的影响，并用氯霉素和头孢曲松比较药物穿过屏障的表现。
双腔分侧培养，重力驱动灌流
芯片的两个培养腔由带有 1 μm 微孔的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜分隔，内皮和上皮可在膜两侧排列。两侧具有独立的培养液供给和取样通路，能够保留适合两类细胞的不同培养条件。血管侧的通道结构增加流体剪切作用，脑脊液侧则采用较低剪切的空间设计。
灌流由供液与收集储液池之间的高度差驱动，培养液沿压差流动。储液池支持至少 24 小时的连续灌流，之后补液和收集样本。论文也与注射泵灌流作比较，在主要培养观察窗口内没有发现明显屏障差别，泵灌流也没有显著延长模型的有效培养时间。
15 天屏障功能怎样评价
研究持续测量 3 kDa 荧光葡聚糖从血管侧进入脑脊液侧的程度，并据此前发表的屏障资料设置通透性判定阈值 1.55 × 10⁻⁵ cm/s。4 次独立实验共纳入 15 张芯片，其中 14 张在重力灌流下维持了 15 天的屏障功能。活死成像在同一期间显示细胞保持较好的活性。
团队进一步检测 ZO-1、occludin 和 VE-cadherin 等连接相关蛋白的定位，观察到模型中上皮层较明显的连接标记。不同实验使用至少 2 个来源批次的细胞，考察重复性时将独立芯片实验与细胞批次分别记录。
PEG 的分布与屏障功能
PEG 常用于生物药相关递送或修饰研究，既有研究曾观察到脉络丛中的 PEG 蓄积及空泡现象。本文使用游离 PEG，考察 5、20 和 40 kDa 等分子量以及不同浓度的条件。20 kDa PEG 随给入浓度增加，进入上皮侧的量也增加，且该趋势在两次独立实验中保持一致。
测量分为培养液和细胞成像两部分：竞争性 ELISA 检测上皮腔培养液中的 PEG，高内涵成像则分析膜两侧细胞中的 PEG 荧光斑点。较小分子量 PEG 更容易进入上皮侧，而较高分子量 PEG 的单个荧光斑点面积更大。
在这些试验条件和观察期内，不同浓度与分子量的 PEG 没有明显改变屏障通透性。作者据此讨论了蓄积与屏障功能的关系，并提出继续研究更长期暴露、细胞应激及其他功能变化。
两种药物检验选择性运输
团队选择氯霉素与头孢曲松，是因为既有临床资料显示二者进入脑脊液的表现有明显差别。每种药物使用 5 张达到屏障功能标准的芯片。血管侧给药后，分别收集两腔培养液，通过液相色谱—串联质谱检测药物浓度，再计算跨屏障运输比例。
芯片中氯霉素的运输高于头孢曲松，差别达到统计学显著水平（P=0.03）。作者还将运输比例与已发表的人体资料作比较，观察到一致的方向和相近的比例。
后续需补充转运研究并改善成像
芯片两侧可以分别取样，研究者既能测量进入脑脊液侧的 PEG 或药物含量，也能检测屏障通透性是否变化。PEG 的培养液浓度由 ELISA 测量，细胞内的分布由成像观察。
作者认为还需要更全面地考察摄取和外排转运体系，并考虑延长暴露时间。芯片厚度也给成像质量带来限制。当前模型覆盖的是血液—脑脊液界面，后续可进一步与血脑屏障等模型结合，研究不同中枢屏障之间的联系。