即插式细胞动态培养装置的构建与应用

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血脑屏障(blood-brain barrier,BBB)是由脑微血管内皮细胞和血管周围神经细胞形成的生理屏障。BBB通过调节必要的营养物质运输和抑制血液中的有害分子进入大脑来维持脑组织内环境的基本稳态,对维持中枢神经系统正常生理功能具有重要意义。目前研究表明,一些神经退行性疾病,如阿尔兹海默症、帕金森症以及多发性硬化症等都与BBB的完整性破坏相关联。此外,由于BBB的屏障功能,阻碍了神经疾病治疗药物透过并有效进入脑组织,因此,成为神经退行性疾病相关药物研发环节的重要挑战。现有的BBB体外模型研究多集中于开发高水平仿生多孔渗透膜以及构建复杂细胞空间排列。却忽视了这些模型在实验中的可重复性、易操作性以及对不同研究需求的兼容性,因此,一直无法取代传统的Transwell屏障模型。而Transwell培养体系的静态属性,与BBB体内动态血流微环境相差很远,也不是理想的体外BBB模型。针对上述问题,本论文设计并制造了一种即插式仿生BBB动态培养装置。利用流体力学建模的手段,模拟优化了流体施加BBB血管内皮细胞上的最佳生理剪切力。接种在即插式膜片上的脑血管内皮细胞(b End.3)在流体剪切力的刺激下,形成具有良好屏障功能的内皮致密连接蛋白。最后,利用构建完成的即插式动态BBB模型,开展了对可溶性Aβ寡聚体在BBB内皮细胞表面沉积的初步研究。研究结果表明,本研究构建的即插式细胞动态培养系统兼容性好,操作简便,成本低廉。可根据研究需求的快速建立起具有良好生理功能的动态BBB体外模型。利用该模型系统模拟了健康血管和老化血管的流动速度,初步观察并获得了可溶性Aβ寡聚体在两种不同生理状态下的血管内皮细胞上的沉积现象。验证了该模型在神经退行性疾病研究中的可行性,为后续相关机理研究奠定了坚实的基础。
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