吸入药物的评价同时面对黏液与上皮炎症
美国罗德岛大学与得克萨斯 A&M 大学团队在 International Journal of Pharmaceutics 报道一项吸入纳米药物评价研究。团队把人工黏液、单层细胞和肺芯片组合起来，分别观察载体能否穿过黏液、进入细胞，以及怎样影响炎症因子水平。
慢性呼吸疾病中的黏液增稠会妨碍药物接近气道上皮。研究者将乙酰半胱氨酸（N-acetylcysteine，NAC）放入载体外层，以较快释放来降低黏液黏度；全反式维甲酸（all-trans retinoic acid，ATRA）位于内层，设计目标是持续释放抗炎药物。
研究的重点是检验这 2 种功能能否在同一载体中衔接。各项实验分别采用对应的黏液环境、细胞条件和观察时间，比较双药载体、只含其中一种药物的载体及相应对照。
先用人工黏液区分药物释放与载体穿透
黏液穿透实验采用模拟囊性纤维化气道黏液的人工体系。研究者在多孔培养插入物上铺设约 625 μm 厚的黏液，将荧光标记载体放在上方，再测量下方接收液中通过黏液和支持膜的载体。
含 NAC 的载体在较早时间点即可更多地进入接收液，表现优于不含 NAC 的载体，也优于另行加入游离 NAC 的比较组。另一项流变测试显示，含 NAC 的载体能够降低人工黏液的复数黏度。
药物释放另在不同 pH 的缓冲液中测量。6 小时内，载体释放了约 44.2%–52.5% 的 NAC，而 ATRA 的释放较慢。释放曲线、黏度与穿透量分别反映不同过程，研究据此把较快的黏液处理与后续抗炎评价联系起来。
单层细胞初筛与肺芯片采用不同暴露条件
细胞实验使用 A549 肺上皮细胞系，并以 MRC-5 肺成纤维细胞辅助检查细胞相容性。测试条件下，24–48 小时的相对 MTT 信号高于 80%。脂质包覆载体在 A549 中的摄取量约为未包覆载体的 4–5 倍。
在单层 A549 培养中，研究者先用白细胞介素 1β（IL-1β）刺激 48 小时，再比较双药载体、游离 NAC 与游离 ATRA。双药载体在 48 和 72 小时降低了培养液中的 IL-6 与 IL-8；游离 ATRA 在 48 小时后对 IL-6 的降低作用强于双药载体，但未降低 IL-8。
随后，团队将 A549 放入 Emulate 肺芯片，在气液界面、灌流和周期性牵张下培养。芯片上方补充适合流动的商业合成黏液，下方以含 IL-1β 的培养液持续刺激 1 周。这种黏液比前述囊性纤维化模拟黏液更易流动，便于在芯片中给药。
肺芯片连续观察 9 天，比较含药组合的反应
芯片从上方加入纳米载体，每 72 小时给药一次，连续观察 9 天。团队在第 3、6、9 天下一次给药之前收集下方流出液，用免疫检测测量 IL-6 与 IL-8 浓度。
双药载体在第 3 天即表现出较强的炎症因子降低作用，早期效果优于不含 NAC、只递送 ATRA 的载体。摘要报告，与受刺激对照相比，第 3 天双药组的 IL-6 与 IL-8 水平分别约降至原水平的 1/2.6 与 1/2.3；相对抑制作用维持至第 9 天。
只含 NAC 的载体对 IL-6 也有影响，对 IL-8 的作用较弱，并随时间改变。单层培养与芯片实验由此分别提供了短时药物反应，以及黏液、流动和重复给药条件下的较长时间比较。
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细胞来源和连续培养中的脱落影响结果解释
芯片使用的是 A549 细胞系，研究未纳入囊性纤维化、哮喘或慢阻肺患者来源的原代上皮。A549 来自肺癌，作者将它用于初期递药模型与条件比较，后续仍需加入疾病相关患者细胞。
第 3–9 天各组炎症因子浓度整体下降。作者认为，上方给药流速较高造成的细胞脱落可能参与这一变化，ATRA 对 A549 的抗肿瘤作用也可能影响较长时间的细胞数量。因此，较长时间的因子浓度下降，可能同时受到抗炎作用与细胞数量变化的影响。
本研究完成了人工黏液、细胞和肺芯片中的可行性评价。载体的体内分布、清除和药效，以及雾化前后的性能和长期重复给药，仍属于作者提出的后续研究内容。