21 天培养形成用于递送评价的基质环境

英国利兹大学(University of Leeds)、赫瑞瓦特大学(Heriot-Watt University)及合作机构团队使用 PANC-1 胰腺癌细胞系和商业来源人胰腺星状细胞,按 1:3 共培养。细胞置于 5 通道微流控芯片,以基底膜提取物作为初始基质,加入 TGF-β1 培养 21 天,使模型形成较致密的基质环境。

中央培养通道两侧设有基质通道和培养液通道,培养液由静水压储液装置供给。研究关注长期培养后基质对药物接触和作用的影响。

主要药物比较使用 31.25 µM 吉西他滨,处理后 72 小时以 ATP 检测评价培养物活性。该浓度源于团队此前模型评价,用于保留可观察的活性范围。当前研究在同一浓度下比较不同物理递送条件,完整浓度梯度仍是作者提出的后续工作。

单次超声未产生额外药物效果

微泡表面带荧光脂质标记,平均直径约 1.2 µm。团队观察到微泡从培养液通道进入基质和培养区域。单次超声后,培养区荧光阳性面积增加;这反映了微泡及其壳成分的分布变化,为基质受扰动提供间接证据。

加入吉西他滨后,研究分别设置药物单独、药物加微泡、药物加超声及三者共同处理等条件。单次超声持续 5 秒。三者共同处理后的 ATP 检测信号,与吉西他滨单独处理相比没有显著差异;二维培养比较中也没有检出相同条件带来的额外效果。

没有药物时,微泡、单次超声及两者共同处理组的模型活性保持在对照的约 84%、93% 和 90%。这些对照用于区分递送条件本身与药物的作用,重复超声组则采用独立的物理处理对照。

重复超声后的活性变化包含物理处理本身的影响

重复处理条件在 30 分钟内每 5 分钟施加一次超声。培养区荧光阳性面积在开始阶段增加,随后下降。作者认为后期微泡在储液装置内上浮、补充减少,可能参与了这一变化;荧光面积用于追踪微泡壳成分的分布,药物浓度和间质流速尚未直接测量。

72 小时后,重复超声单独处理使 ATP 检测信号较未处理模型降低约 28%,加入微泡后约降低 35%。吉西他滨、微泡和重复超声共同处理组约降低 48%。因此,共同处理结果包含超声与微泡自身对模型的影响,药物部分的贡献需要结合这些对照解释。

重复超声试验各对照组使用 3 个芯片培养物,完整组合组使用 4 个,来自 3 次独立接种。单次试验的不同条件使用 6–12 个芯片培养物。这些重复均来自细胞系共培养芯片。

胰腺癌细胞共培养芯片的重复超声时序,以及不同组合处理后的整体培养活性。

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胰腺癌细胞共培养芯片的重复超声时序,以及不同组合处理后的整体培养活性。(Delanyo Kpeglo et al. / Scientific Reports, 2025, Figure 7;CC BY 4.0)

基质破坏与药物递送机制仍需直接测量

研究支持用较致密的三维基质模型评价物理递送条件,也显示单次与重复处理可得到不同结果。荧光微泡壳分布和 ATP 检测信号提供的是两类观察:前者反映分布,后者反映整体培养活性。ATP 测量没有单独区分 PANC-1 与星状细胞的反应。

作者计划进一步比较药物浓度和超声参数,并以胶原等基质成分的染色检验基质变化。这些测量有助于区分微泡直接影响细胞、基质变化和药物分布各自的贡献。当前结果来自一个细胞系共培养体系,仍需要更广泛的材料及递送机制评价。

来源与延伸阅读

  1. Effect of microbubble-assisted gemcitabine delivery with repeated ultrasound exposure in a pancreatic cancer organ-on-a-chip model. Scientific Reports (2025). ↗