【摘 要】
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传统的二维(2D)细胞培养技术已发展了近一个世纪,尽管它们在生物医学研究中具有重要价值,但无法支持多种细胞类型的组织特异性分化,也无法准确预测体内的组织功能和药物活性。这些局限性使人们对三维(3D)细胞培养模型越来越感兴趣,因为它们能够更好地反映活体组织的空间和生理复杂性。微流控技术可以为3D细胞培养提供细胞间相互作用、化学梯度和动态机械力等条件,使得微流控芯片成为3D细胞培养的有力工具。基于此,
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传统的二维(2D)细胞培养技术已发展了近一个世纪,尽管它们在生物医学研究中具有重要价值,但无法支持多种细胞类型的组织特异性分化,也无法准确预测体内的组织功能和药物活性。这些局限性使人们对三维(3D)细胞培养模型越来越感兴趣,因为它们能够更好地反映活体组织的空间和生理复杂性。微流控技术可以为3D细胞培养提供细胞间相互作用、化学梯度和动态机械力等条件,使得微流控芯片成为3D细胞培养的有力工具。基于此,本文以兔间变表皮鳞癌(VX2)肿瘤细胞的培养为例,设计搭建了一个微流控3D细胞培养平台,并利用该平台考察了两种纳米药物对兔VX2肿瘤细胞的杀伤情况。具体研究工作包括:1.微流控3D细胞培养平台的搭建微流控3D细胞培养平台由微流控芯片和渗透泵组成。微流控芯片由聚二甲基硅氧烷模塑形成的上、下两层芯片通道,以及中间夹一层细胞外基质蛋白包被的聚碳酸酯膜组成。为了模拟细胞暴露于间质流动的微环境,引入了渗透泵装置以产生稳定且缓慢的流速,用于连续更新培养液并及时清除代谢废物。细胞活性实验显示,0.05 M PEG渗透泵产生的流速更适于兔VX2肿瘤细胞的生长;细胞生长曲线实验显示,芯片上培养的兔VX2肿瘤细胞的生长曲线呈“S”形,且生长速度快于传统的2D细胞培养;细胞周期实验显示,微流控芯片3D培养的兔VX2细胞比传统的2D培养增殖更活跃。以上结果表明,我们成功搭建了微流控3D细胞培养平台。2.微流控3D细胞培养平台用于考察纳米药物对兔VX2细胞作用的研究在上述研究工作的基础上,制备了两种纳米药物并考察其在微流控3D细胞培养平台上对兔VX2肿瘤细胞的杀伤情况。其中一种纳米药物是基于DNA纳米线(杂交链式反应HCR得到的产物)嵌入阿霉素(Dox)形成的自组装纳米药物Dox@HCR;另一种是基于β-环糊精聚合物(β-CDP)包络Dox形成的自组装药物Dox@β-CDP。细胞内化结果显示,当孵育时间为3 h时,与Dox@β-CDP孵育的兔VX2细胞内的荧光最强,自由的Dox次之,Dox@HCR最弱,表明Dox@β-CDP在VX2细胞的内化效果比Dox@HCR好。细胞毒性实验显示,在传统2D培养状态下,Dox@β-CDP对兔VX2细胞的毒性作用最强,自由的Dox次之,Dox@HCR最弱;而与传统2D培养状态相比,在微流控3D培养状态下,三种药物对兔VX2细胞的毒性作用均降低,可能是由于渗透泵产生的流动条件减少了毒性物质的积累。
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