一个可 perfusable 脱细胞化的植物性空气液体接口芯片,用于研究无机尘埃气溶暴露

科学领域:

• 生物材料工程 生物材料工程
• 毒理学 毒理学 毒理学
• 呼吸系统医学 呼吸系统医学

背景情况:

• 尘埃暴露影响全球数百万人,通过破坏表皮和内皮壁垒影响呼吸系统健康.
• 目前的体外模型缺乏用于研究尘埃引起的屏障损伤所需的可 perfusable 气道-血管接口.
• 来自脱细胞化植物的生物灵感支架为生理学上相关的体外模型提供了新方法方法 (NAM) 的潜力.

研究的目的:

• 开发一种非细胞化的基于植物的芯片上的空气液体接口 (ALI) 模型.
• 使用该模型,研究无机尘埃气溶暴露对人类呼吸道上皮质屏障的影响.
• 评估该模型对研究颗粒毒性和评估呼吸道治疗的有用性.

主要方法:

• 开发了一种脱细胞化的植物支架,99%以上的DNA被去除,保留了血管网络和细胞外基质.
• 通过在PDMS平台上的支架上播种人类呼吸道上皮和内皮细胞,重建了一个可 perfusable ALI-on-a-chip.
• 向上皮层注射纳米级粉尘颗粒,以评估屏障完整性和炎症反应.

主要成果:

• 脱细胞化的植物支架保持了水友的接口,并保留了其血管网络.
• 暴露于尘埃颗粒显著降低了上皮质屏障的完整性,TEER值从126.42~56.11 Ω*cm2下降.
• 暴露后观察到促炎性细胞因子 (TNF-α,IL-6) 和改变细胞活力的显著增加.

结论:

• 基于植物的ALI-on-a-chip模型成功地回顾了吸入尘埃对肺壁垒的影响.
• 这种生物相容,组织模拟模型为各种粒子毒性研究提供了一个多功能平台.
• 该模型是对呼吸治疗药物的临床前评估和了解尘埃引起的肺损伤的宝贵工具.