横向血脑屏障芯片的颗粒运输与通透性评价
在同一成像平面观察血管侧和基质侧的纳米颗粒分布，同时测量葡聚糖通透性变化。血管侧为 hCMEC/D3 内皮细胞，基质侧含原代周细胞和星形胶质细胞。
用途与模型
- 研究用途
- 比较载体运输与颗粒引起的屏障反应，并以摄取抑制实验探索运输路径。
- 模型与细胞来源
- hCMEC/D3 内皮细胞系第 5 代；人原代周细胞第 4 代和星形胶质细胞第 4 代按 1∶1 加入 10 mg/mL 纤维蛋白基质。
- 方法版本
- 2025 年原研究版本
- 实验形式
- 5 条平行通道：中央血管、两侧基质及最外侧培养液；通道以 30 μm 微孔相连。间歇液位差驱动培养 3 天。
材料与平台
- 颗粒与运输暴露
- HEK293T 和 MDA-MB-231-Br 来源细胞外囊泡（EV）、脂质体、26/100 nm 聚苯乙烯颗粒；初始比较 2 × 10¹⁰ 个/mL、100 μL，至少 16 小时。
- 屏障示踪
- 70 kDa 葡聚糖为 100 μg/mL；多柔比星为 2 mM。通透测量采用 5 分钟实时成像。
- 摄取抑制
- dynasore 50 μM 预处理 30 分钟，EV 为 4.3 × 10⁹ 个/mL；丙咪嗪 10 μM 预处理 60 分钟，EV 为 2.9 × 10⁹ 个/mL，抑制剂继续存在于颗粒暴露期间。
测量指标与分析
- 示踪物通透系数
- 血管侧与基质侧颗粒荧光分布
- EV 膜/内容物共定位
- 颗粒暴露后葡聚糖通透性
- 摄取抑制后的内容物信号
标准化成像后测量血管和基质区域荧光，根据基质侧荧光随时间的变化和血管侧初始强度计算通透系数。膜与内容物双标共定位单独分析；主运输比较和不同浓度的摄取抑制实验分别计算。
研究设计与结果
方法可行性研究；实验条件比较
- 研究设计
- 多细胞芯片与内皮单层、无内皮基质条件比较示踪物运输。
- 测试范围
- Figure 2 葡聚糖芯片 n=165 个采样微孔，内皮单层 n=20 个，基质条件 n=1；多柔比星为 8 个采样微孔。
- 参照体系
- 多细胞屏障、单层与基质条件，以及两种示踪物。
- 研究结果
- 芯片葡聚糖通透系数约 1.47 × 10⁻⁶ cm/s，多柔比星约 5.7 × 10⁻⁷ cm/s。
适用条件与研究局限
- 采样微孔数量描述成像层面的样本量。
- 细胞系 claudin-5 偏低，屏障强度受细胞来源限制。
方法可行性研究；实验条件比较
- 研究设计
- 5 类颗粒运输及 HEK293T/MDA-MB-231-Br EV 摄取抑制条件比较。
- 测试范围
- 按不同颗粒与处理组的芯片成像实验；无患者供者分层或独立体内预测集。
- 参照体系
- EV 来源、脂质体及 2 种粒径聚苯乙烯颗粒；有无 dynasore/丙咪嗪。
- 研究结果
- HEK293T EV 的组织侧信号较多；HEK293T EV 和 100 nm 聚苯乙烯暴露使葡聚糖通透性升高约 2–3 倍。摄取抑制降低 HEK293T EV 内容物信号。
适用条件与研究局限
- bioRxiv v1 预印本，采用未经同行评审的版本。
- 荧光共定位受染料及成像影响，不能直接给出完整活性囊泡的绝对跨屏障数量。
- 颗粒运输和屏障损伤可能同时发生，尚未检验载药体内药效。