使用传感微流体装置实时监测3D血脑屏障模型的成熟和完整性

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 生物医学工程 生物医学工程
• 药理学 药理学是指药理学的学科.

背景情况:

• 血脑屏障 (BBB) 对中枢神经系统 (CNS) 药物输送构成重大挑战.
• 传统的动物模型用于研究BBB是昂贵的,耗时的,并引起了伦理方面的担忧.
• 微流体BBB-on-a-chip设备为更准确和更有效的研究提供了一个有希望的替代方案.

研究的目的:

• 开发一种创新的微流体系统,用于实时,非侵入性监测血脑屏障 (BBB) 完整性.
• 使用人类细胞和流动动力学,创建一个更具生理相关性的人体BBB体外模型.
• 验证该模型对药物交叉的预测能力及其在中枢神经系统药物开发中的实用性.

主要方法:

• 开发一种集成薄膜电极的微流体装置,用于电化学阻抗光谱 (EIS) 监测.
• 纳入人体内皮细胞,星体细胞和微质细胞来模仿BBB结构和功能.
• 利用计算流体动力学 (CFD) 进行剪切应力分析和透性测试进行验证.
• 评估了与多克索鲁比辛和特莫索洛米德的药物交叉,以评估模型的预测能力.

主要成果:

• 电子信息系统成功地实时监控了BBB完整性,区分了成熟和不成熟的障碍.
• 微流体模型展示了成功的BBB形成和成熟,通过各种测试证实了这一点.
• CFD模拟证实了体内剪切应力模拟,药物交叉研究验证了该模型的预测能力.

结论:

• 传感微流体BBB模型为中枢神经系统药物开发和疾病建模提供了一个多功能平台.
• 这种先进的体外试验系统克服了传统模型的局限性,使得研究更加精确.
• 该设备有可能在治疗中枢神经系统疾病时采用个性化医疗方法.