急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是一种常见的重症呼吸系统疾病,其发生和治疗中肺泡过度扩张并伴随产生较高的机械应力,进而导致纤维化。为研究机械应力致肺纤维化的过程,已有研究者采用疏水的聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜构建了肺泡芯片。然而,PDMS的硬度远大于肺泡,不能模拟体内肺泡上皮细胞的力学微环境,从而无法准确反映机械应力对肺泡的损伤作用。因此,本文拟采用柔软且亲水的水凝胶,制备可模拟肺泡力学和化学性质的薄膜,并基于此构建仿生的肺泡芯片;随后,评价该肺泡芯片的理化性质和生理功能,并采用该肺泡芯片反映机械应力导致肺纤维化的过程。首先,本文采用夹片法制备了厚度均匀的丙烯酸酯化聚醚（F127-DA）水凝胶薄膜,并将其表面用Ⅰ型鼠尾胶原修饰。该水凝胶薄膜的厚度仅为40 μm,但具有21.4 kPa的杨氏模量和157.5%的断裂延伸率,可满足构建肺泡芯片所需的力学性能;此外,人脐静脉内皮细胞（HUVEC）和人肺泡上皮细胞（HPAEpiC）可在水凝胶薄膜表面贴壁生长,说明其具有良好的细胞相容性;同时,该水凝胶的氧扩散系数为0.39·10-3 cm2·min-1,与肺泡传氧性能接近。进一步地,设计了平行的PDMS微室并在其间装载上述水凝胶薄膜,在气液两侧分别培养HPAEpiC和HUVEC以构建肺泡芯片。最后,在HUVEC侧施加培养基灌流,HPAEpiC侧进行循环鼓气,并对肺泡芯片内流体进行了数值模拟计算,发现液体流量为0.45 mL·min-1时,水凝胶薄膜产生10%的应变（与正常呼吸时肺泡的应变量接近）,并使液室内培养基的平均流速从3.9 mm·s-1增加至5.2 mm·s-1,水凝胶薄膜表面的峰值剪切力达1 dyn·cm-2,这与肺毛细血管的剪切力水平一致。可见,该芯片可实现与肺泡力学微环境一致的细胞动态培养。随后,研究了肺泡芯片的细胞形态和功能表达。发现水凝胶的循环应变和剪切应力使HUVEC细胞骨架重组,并伴有细胞核面积及长径比的增大;与此同时,HUVEC的乳酸脱氢酶（LDH）表达无显著变化,说明细胞未受损;而一氧化氮（NO）和细胞间黏附分子-1（ICAM-1）表达上调,内皮素-1（ET-1）表达下调。此外,水凝胶的循环应变（5%和10%）使HPAEpiC细胞骨架分布至细胞边缘,其活性氧（ROS）和表面活性物质关联蛋白-C（SP-C）的表达上调,上皮生长因子受体蛋白（EGFR）的表达下调。上述结果表明,该肺泡芯片上具有响应力学微环境变化的能力。最后,利用上述芯片研究了肺泡过度扩张时的非生理应变（20%和30%）致肺纤维化的作用,并与基于PDMS薄膜的肺泡芯片比较。结果显示,在非生理应变作用下,HPAEpiC部分细胞核异常,出现上皮-间充质转化（EMT）并最终具有肌成纤维细胞表型。而基于PDMS薄膜的肺泡芯片,HPAEpiC的细胞坏死率、ROS、波形蛋白（Vimentin）及平滑肌肌动蛋白（α-SMA）的表达显著高于水凝胶肺泡芯片,且E-钙粘蛋白（E-cad）表达过低,表现出极易纤维化的特性,与体内情况不符。相比而言,基于水凝胶的肺泡芯片上HPAEpiC的损伤及纤维化进程较缓,与体内肺泡过度扩张致肺纤维化的程度更为接近。综上所述,本文制备了具有细胞黏附特性的F127-DA水凝胶薄膜,并构建微流控肺泡芯片。该芯片具有与肺泡接近的理化性质,为肺泡体外模型的仿生化构建提供了新的方案,并有望在肺纤维化病理研究和抗纤维化药物研发等领域具有良好的应用前景。