中國(guó)粉體網(wǎng)7月21日訊 在微型的小腸和肝臟中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，微小的納米顆粒能夠突破人體內(nèi)的一道重要屏障。
科學(xué)家們研發(fā)了一種微流體裝置，它能夠重現(xiàn)胃腸道與肝臟的相互作用，從而對(duì)納米顆粒的毒性做出更真實(shí)的評(píng)估。科學(xué)家們已經(jīng)利用該裝置對(duì)肝臟組織進(jìn)行了單器官實(shí)驗(yàn)，但是，在接下來(lái)的多器官實(shí)驗(yàn)中，它在低于預(yù)期水平的納米顆粒濃度下探測(cè)到了肝臟組織損傷。
許多研究都僅關(guān)注納米顆粒對(duì)醫(yī)學(xué)的積極作用，但康奈爾大學(xué)的邁克爾·舒勒（Michael Shuler）實(shí)驗(yàn)室的研究員曼迪·艾施（Mandy Esch）卻表示，她的項(xiàng)目正在檢查納米顆粒的不利影響。
這種“芯片人體”裝置是一種迷你的人體模型，不過(guò)將人體的真實(shí)大小縮小了40萬(wàn)倍。Esch將裝置分隔成不同部分，其中是與細(xì)胞培養(yǎng)物類似的各種組織。兩條流體回路，將胃腸道模塊的基底外側(cè)與芯片、肝臟容器連接在了一起。
芯片以HepG2/C3A細(xì)胞（即人肝腫瘤細(xì)胞）代表肝臟，而模擬腸道的，則是腸上皮細(xì)胞類似物Caco-2（人克隆結(jié)腸腺癌細(xì)胞）和分泌粘液素的細(xì)胞類似物HT29-MTX的共培養(yǎng)物。我們將羧化聚苯乙烯（Carboxylated polystyrene）納米顆粒進(jìn)行熒光標(biāo)記后，就能追蹤它們?cè)谇皇抑g的移動(dòng)。而測(cè)量天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶（aspartate transaminase）（細(xì)胞死亡后釋放到培養(yǎng)基里的一種胞質(zhì)酶）的濃度，就能知道肝臟的受損程度了。
研究發(fā)現(xiàn)，單個(gè)納米顆粒和較小的納米顆粒聚合物能夠跨越胃腸道屏障，到達(dá)肝細(xì)胞。越過(guò)胃腸道后的顆粒，zeta電位有所增加，這表明，進(jìn)入人體后，納米顆粒的潛在毒性會(huì)提高。但是，大一些的納米顆粒，也就是那些與細(xì)胞膜相作用并聚合成簇的顆粒，卻被更加有效地?cái)r截住了。
胃腸道是防止消化后的物質(zhì)進(jìn)入體循環(huán)的重要屏障。初期結(jié)果顯示，肝細(xì)胞輕度損傷后會(huì)釋放可溶性中介物，這些物質(zhì)可能會(huì)損壞構(gòu)成胃腸道的細(xì)胞，從而加重最初的損傷。而在之前的單器官實(shí)驗(yàn)中，這些不利影響并沒(méi)有顯現(xiàn)出來(lái)。
美國(guó)哈佛大學(xué)的生物工程師金賢政（Hyun Jung Kim）認(rèn)為，改造后的微型設(shè)備能夠重現(xiàn)出特化的多細(xì)胞構(gòu)架；這樣的設(shè)備非常重要，它有助于成功地評(píng)估納米顆粒吸收水平及其對(duì)肝臟的毒害作用。他認(rèn)為，艾施團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究 “強(qiáng)調(diào)了微流體芯片器官技術(shù)的重要性，這項(xiàng)技術(shù)能夠?yàn)樗幬锖铜h(huán)境顆粒物的吸收、代謝和毒性機(jī)理研究提供新的體外試驗(yàn)工具�！�
未來(lái)的實(shí)驗(yàn)會(huì)采用組織的三維構(gòu)建，這會(huì)使模擬更加真實(shí)，并為觀察到更可靠的生理行為提供可能。
科學(xué)家們研發(fā)了一種微流體裝置，它能夠重現(xiàn)胃腸道與肝臟的相互作用，從而對(duì)納米顆粒的毒性做出更真實(shí)的評(píng)估。科學(xué)家們已經(jīng)利用該裝置對(duì)肝臟組織進(jìn)行了單器官實(shí)驗(yàn)，但是，在接下來(lái)的多器官實(shí)驗(yàn)中，它在低于預(yù)期水平的納米顆粒濃度下探測(cè)到了肝臟組織損傷。
許多研究都僅關(guān)注納米顆粒對(duì)醫(yī)學(xué)的積極作用，但康奈爾大學(xué)的邁克爾·舒勒（Michael Shuler）實(shí)驗(yàn)室的研究員曼迪·艾施（Mandy Esch）卻表示，她的項(xiàng)目正在檢查納米顆粒的不利影響。
這種“芯片人體”裝置是一種迷你的人體模型，不過(guò)將人體的真實(shí)大小縮小了40萬(wàn)倍。Esch將裝置分隔成不同部分，其中是與細(xì)胞培養(yǎng)物類似的各種組織。兩條流體回路，將胃腸道模塊的基底外側(cè)與芯片、肝臟容器連接在了一起。
芯片以HepG2/C3A細(xì)胞（即人肝腫瘤細(xì)胞）代表肝臟，而模擬腸道的，則是腸上皮細(xì)胞類似物Caco-2（人克隆結(jié)腸腺癌細(xì)胞）和分泌粘液素的細(xì)胞類似物HT29-MTX的共培養(yǎng)物。我們將羧化聚苯乙烯（Carboxylated polystyrene）納米顆粒進(jìn)行熒光標(biāo)記后，就能追蹤它們?cè)谇皇抑g的移動(dòng)。而測(cè)量天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶（aspartate transaminase）（細(xì)胞死亡后釋放到培養(yǎng)基里的一種胞質(zhì)酶）的濃度，就能知道肝臟的受損程度了。
研究發(fā)現(xiàn)，單個(gè)納米顆粒和較小的納米顆粒聚合物能夠跨越胃腸道屏障，到達(dá)肝細(xì)胞。越過(guò)胃腸道后的顆粒，zeta電位有所增加，這表明，進(jìn)入人體后，納米顆粒的潛在毒性會(huì)提高。但是，大一些的納米顆粒，也就是那些與細(xì)胞膜相作用并聚合成簇的顆粒，卻被更加有效地?cái)r截住了。
胃腸道是防止消化后的物質(zhì)進(jìn)入體循環(huán)的重要屏障。初期結(jié)果顯示，肝細(xì)胞輕度損傷后會(huì)釋放可溶性中介物，這些物質(zhì)可能會(huì)損壞構(gòu)成胃腸道的細(xì)胞，從而加重最初的損傷。而在之前的單器官實(shí)驗(yàn)中，這些不利影響并沒(méi)有顯現(xiàn)出來(lái)。
美國(guó)哈佛大學(xué)的生物工程師金賢政（Hyun Jung Kim）認(rèn)為，改造后的微型設(shè)備能夠重現(xiàn)出特化的多細(xì)胞構(gòu)架；這樣的設(shè)備非常重要，它有助于成功地評(píng)估納米顆粒吸收水平及其對(duì)肝臟的毒害作用。他認(rèn)為，艾施團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究 “強(qiáng)調(diào)了微流體芯片器官技術(shù)的重要性，這項(xiàng)技術(shù)能夠?yàn)樗幬锖铜h(huán)境顆粒物的吸收、代謝和毒性機(jī)理研究提供新的體外試驗(yàn)工具�！�
未來(lái)的實(shí)驗(yàn)會(huì)采用組織的三維構(gòu)建，這會(huì)使模擬更加真實(shí)，并為觀察到更可靠的生理行為提供可能。
