应用微流控芯片技术探讨膀胱癌细胞Warburg效应及其分子机制

目的:探讨膀胱癌细胞Warburg效应的发生发展及其分子机制。方法:常规培养膀胱癌细胞系T24细胞,利用微流控芯片技术平台,体外模拟肿瘤细胞生长微环境,分光光度法测定细胞有氧糖酵解的代谢产物尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)的含量变化。结果:成功设计并制作了本研究所用微流控芯片。T24细胞内NADPH含量在一定时间范围内随着细胞培养时间的增加呈下降趋势,提示NADPH在T24细胞合成代谢中以还原形式被消耗,经磷酸戊糖代谢途径的生成来源一定程度上受到抑制。结论:T24细胞的代谢形式主要是以有氧糖酵解的形式进行,部分参与磷酸戊糖代谢通路。     

基于雷公藤和雷公藤多苷片提取物肝毒性检测的微流控肝器官芯片技术研究

目的 使用一种在微米尺度空间对流体进行操控,以模拟体内微环境为主要特征的微流控肝器官芯片技术,评价雷公藤提取物（Tripterygium wilfordii extract,TWE）和雷公藤多苷片提取物（Tripterygium Glycosides Tablet extract,TGE）的肝脏毒性,比较微流控-精密肝切片、静态-精密肝切片、微流控-HepaRG细胞培养体系的差异性。方法 将新鲜的大鼠肝脏进行精密切片处理后,分别置于静态/微流控培养体系中进行培养,微流控-HepaRG细胞培养体系则是将HepaRG细胞接种到已预先接种人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cells,HUVECs）的培养小室中加药培养;TWE终质量浓度为0.30、0.60、1.20 mg/mL（以生药量计）,TGE终质量浓度为31.25、62.50、125.00μg/mL,共孵育24 h后进行肝脏损伤标志物的测定及形态学观察。结果 在不额外添加药物的正常培养情况下,微流控/静态精密肝切片培养上清中丙氨酸氨基转移酶（alanine aminotransferas...     

微流控肠-肝-乳腺癌芯片的构建及其体外药物PK-PD分析

目的:基于微流控技术构建肠-肝-乳腺癌多器官芯片并将其用于药物的体外药物代谢动力学-药物效应动力学(PK-PD)研究。方法:利用微流控技术构建包含4层聚二甲基硅氧烷(PDMS)基板和2层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)盖板的多器官芯片;分别使用Cell Tracker Red/Green和Hoechst对生长21 d的人结肠癌细胞株Caco-2细胞层和生长3 d的人脐静脉内皮细胞株HUVEC细胞层进行染色,考察细胞间的连接情况,通过测定2 g·L^-1荧光素钠和33.28 mg·L^-1普萘洛尔跨细胞层的透过率来验证所建肠模块的功能;通过比较125μmol·L^-1环磷酰胺经过常规孔板中人肝癌细胞株Hep G2细胞和芯片肝模块处理48 h后对人乳腺癌细胞株MCF-7细胞的抑制率来考察肝模块的代谢水平;通过检测芯片中Hep G2细胞分泌白蛋白情况验证肝模块的合成功能;将Caco-2细胞层,HUVEC细胞层,Hep G2细胞层,MCF-7细胞层及透析膜组装在芯片上,在芯片上层通道中通入含55 mg·L^-1普萘洛尔的培养液4 h后换成正常培养液,检测72 h内各个时间点下层循环培养液中普萘洛尔的质量浓度,绘制药-时曲线;在芯片上层循环液中分别通入含125μmol·L^-1环磷酰胺,5μmol·L^-1紫杉醇,50μmol·L^-1卡培他滨的培养液,研究3种抗肿瘤药物在芯片上对MCF-7细胞层的72 h抑制率,并将该结果与96孔板结果进行比较。结果:构建的芯片运行良好,Caco-2和HUVEC细胞层均连接紧密,荧光素钠和普萘洛尔在细胞层间的透过率证明构建的肠模块具有良好的吸收转运功能;125μmol·L^-1环磷酰胺经孔板上的HepG2细胞代谢后对MCF-7的抑制率22.12%,未被代谢的环磷酰胺对MCF-7的抑制率1.84%;而125μmol·L^-1环磷酰胺从芯片肝模块上层注入后对MCF-7的抑制率提升至32.13%,而从芯片肝模块下层注入后对MCF-7的抑制率7.23%;测得普萘洛尔质量浓度在芯片上随时间变化的趋势与体内基本一致;125μmol·L^-1环磷酰胺在孔板上对MCF-7的抑制率比芯片上要低,而5μmol·L^-1紫杉醇和50μmol·L^-1卡培他滨在孔板上对MCF-7的抑制率则高于芯片结果。结论:构建的肠-肝-乳腺癌多器官芯片具有肠的吸收转运功能、肝的代谢功能;该芯片能够反映普萘洛尔在体内的药代动力学特性,同时可用于紫杉醇和卡培他滨的药效学研究。     

用于药物毒性评价的微流控器官芯片技术

微流控器官芯片技术的学术研究正在蓬勃发展,其在毒效学方面也又有了越来越多的应用。该技术能实时地、连续地进行指标测量,可实现药物毒性的动态评价。其次,该技术可将药物代谢过程与靶器官的损伤过程进行整合,实现药物代谢物的毒效评价。最后,器官芯片上如全部采用人源细胞,可有效避免因种属差异带来的假阳性/假阴性。正是由于上述优势,多种脏器的微流控器官芯片都曾用于药物的毒性评价研究,本文将重点介绍用于肝毒性、肾毒性、心脏毒性的器官芯片的进展。     

基于微流控芯片的复方木鸡颗粒药效组分诱导肝癌HepG2细胞凋亡配伍规律研究＊

目的 探究复方木鸡颗粒中药效组分组成的各配伍组诱导肝癌HepG2细胞凋亡的药效学研究，筛选出药效组分最佳配伍比例，并将形成的新配伍复方与原复方进行药效差异性对比，从而较全面分析复方木鸡颗粒中药效组分诱导肝癌HepG2细胞凋亡的配伍规律，阐明其抗肝癌作用的药效物质基础。方法 以复方木鸡颗粒6种药效组分为研究对象，设计并制作该微流控芯片，并结合均匀设计方法，以细胞凋亡坏死率为评价指标，开展药效组分最佳配伍比例研究，进而形成新的组分配伍复方。结果 经灌注给药48 h后，复方木鸡颗粒各药效组分配伍组的细胞凋亡坏死率与空白组相比，均有显著性差异（P < 0.05），且药效组分核桃楸皮黄酮，菟丝子黄酮，山豆根生物碱，山豆根多糖，菟丝子多糖，云芝多糖最佳配伍比例是4.35：5.80：15.03：10.73：1.36：1.20，并通过药效差异性对比试验，证明两者在相同剂量时，药效结果无显著性差异。结论 本研究通过与微流控芯片技术的结合，初步揭示了复方木鸡颗粒药效组分抗肝肿瘤的组分组成规律，遵循中药组方理念，为抗肝肿瘤类新药的开发及临床联合用药奠定前期实验基础。     

基于微流控芯片技术研究水红花子复方抗肿瘤的作用

目的：基于微流控芯片技术研究水红花子复方含药血清对肝肿瘤SMMC-7721细胞的凋亡坏死影响及血管内皮生长因子（VEGF）分泌的影响。方法：设计与制作玻璃-PDMS复合浓度梯度芯片,并对芯片药物浓度梯度进行表征;将SMMC-7721细胞长期培养在芯片中,绘制细胞的生长曲线,AO／EB法检测细胞死活率;将预制备的含药血清通入微流控芯片,分别作用于SMMC-7721细胞24h和48h,凋亡坏死试剂盒检测凋亡坏死率;收集各通道的细胞上清液,ELISA法测定VEGF的蛋白含量。结果：细胞在芯片中培养7d,细胞增殖活性良好,培养72h期间细胞存活率≥97％。芯片可产生稳定的浓度梯度,线性相关系数为0．9964。芯片中含有药物血清的培养液分别作用SMMC-7721细胞24h和48h后,发生凋亡坏死细胞的数量随含药血清作用浓度升高而逐渐升高,细胞培养上清液中VEGF蛋白含量随含药血清作用浓度升高而逐渐减少,都呈现出一定的时间与浓度依赖性。结论：基于微流控芯片技术,进一步证明水红花子复方含药血清对肝肿瘤SMMC-7721细胞具有促凋亡作用,且能抑制其分泌VEGF从而间接抑制肿瘤血管新生达到抗肿瘤作用。     

基于微流控芯片技术的荆芥不同药用部位抗肺肿瘤药效关系研究

为了进一步明确荆芥不同药用部位的合理使用,本文基于微流控芯片技术开展荆芥药材不同药用部位的体外抗肺肿瘤药效学研究,HPLC色谱法建立不同药用部位荆芥药材的指纹图谱,灰色关联度软件对其将药效指标与指纹图谱的相关信息进行谱效关系分析,HPLC-Q-TOF-MS的技术手段对其关联程度较大的化学成分进行快速分析与鉴定。体外药效结果显示,不同的入药部位具有一定的差异性,诱导肺癌细胞凋亡坏死能力叶花根茎;成分鉴定结果显示,第26,12,2,6,15号峰所代表的化合物依次为木犀草素、木犀草苷、迷迭香酸、咖啡酸、橙皮苷;第20,10号峰所代表的化合物可能依次为丹酚酸L、苯甲酸。该研究初步反映荆芥药材根部有纳入药用部位的趋势,并明确了荆芥药材中发挥抗肺肿瘤作用的主要化学组成,为荆芥药材以药理药效为导向的质量控制及不同药用部位的合理使用提供实验依据和实验方法。     

基于微流控芯片的菟丝子黄酮对大鼠HSC-T6细胞凋亡影响研究

目的:构建一种集成有浓度梯度及微阀结构的微流控芯片,并利用该芯片探讨菟丝子黄酮对大鼠肝星状细胞株(HSC-T6)凋亡坏死的影响。方法:设计和构建一种集成有浓度梯度及微阀结构的微流控芯片,以大鼠HSC-T6细胞活力、形态等特征检验芯片的适用性;同时利用芯片探讨8种不同浓度菟丝子黄酮作用HSC-T6细胞24、48和72 h后的凋亡坏死情况。结果:细胞在芯片中生长状态良好,增殖活力强,存活率达到96%;菟丝子黄酮具有明显促细胞凋亡坏死作用,其作用细胞24 h、48 h及72 h后,细胞凋亡坏死率与空白组比较有显著差异(P0.05),且在一定浓度下,随着给药浓度的增加及作用时间的延长,呈现量-效和时-效关系。结论:该芯片重复性及适用性良好,可极大简化药效筛选中操作的复杂性,为中药新药药效评价提供一种新方法。     

基于微流控芯片技术的天然产物活性成分筛选的研究

随着药物筛选技术的不断发展,新的筛选途径和技术不断涌现,使得药物筛选朝着快速、高效、高通量等方面不断发展。微流控分析技术具有的分析微型化、高通量化、可集成化和良好的生物相容性等特点,为天然产物活性成分的筛选提供了新的方法和技术平台,该文介绍了用于天然产物活性成分的多种筛选方法,重点综述了与细胞培养相结合的微流控芯片筛选技术及其特点,微流控芯片筛选技术平台的构成,以及其在天然产物活性成分筛选中的应用。     

木鸡颗粒中核桃楸皮总黄酮诱导肝癌细胞SMMC-7721细胞凋亡及其初步作用机制研究北大核心CSCD

目的:研究木鸡颗粒中核桃楸皮总黄酮诱导人肝癌细胞SMMC-7721凋亡的作用及其初步机制。方法:采用微流控芯片技术、细胞凋亡坏死试剂盒检测核桃楸皮总黄酮对人肝癌细胞SMMC-7721的凋亡坏死率;流式细胞仪检测细胞周期变化;ELISA法检测细胞培养上清液中VEGF的含量变化。结果:木鸡颗粒中核桃楸皮总黄酮对人肝癌细胞SMMC-7721有促凋亡作用,其作用呈浓度依赖性。流式细胞仪的结果显示,核桃楸皮总黄酮能调节人肝癌细胞SMMC-7721 G1/S转换,使癌细胞发生S期阻滞,阻断细胞的DNA合成和复制,从而促进癌细胞的凋亡。ELISA结果显示,随着药物浓度的升高,癌细胞分泌VEGF的含量呈下降趋势。结论:本实验室自制的微流控芯片适用于药物筛选方面,木鸡颗粒中核桃楸皮总黄酮对人肝癌细胞SMMC-7721有一定的促凋亡作用,抗肿瘤活性较强,其作用机制可能与增加肿瘤细胞S期细胞数目和抑制肿瘤细胞VEGF的表达有关。     

基于3D微流控芯片分析鸡血藤总鞣质对宫颈癌细胞HeLa的药理作用

目的:研究鸡血藤总鞣质的化学成分,并分析该有效部位对宫颈癌细胞HeLa的药效与作用机制,为鸡血藤抗宫颈癌提供实验依据。方法:运用UPLC-Q-TOF/MS对鸡血藤鞣质类化学成分进行定性分析。将不同质量浓度的鸡血藤总鞣质作用于宫颈癌细胞HeLa,通过3维(3D)微流控芯片筛选合适的给药浓度及时间。运用流式细胞仪测定鸡血藤总鞣质对宫颈癌细胞HeLa周期与凋亡的影响,分别应用Flow Jo v10. 0. 7及ModFit LT 3. 2软件进行分析。采用酶联免疫吸附测定(ELISA)测定经鸡血藤总鞣质作用后,宫颈癌细胞HeLa上清液中血管内皮生长因子-A(VEGF-A)与半胱天冬酶-3(Caspase-3)因子的含量变化。结果:鉴定并推断了鸡血藤总鞣质中15种成分。最终确定鸡血藤总鞣质低、中、高给药质量浓度分别为0. 5,1. 0,2. 0 g·L-1,36 h为最佳给药时间。经鸡血藤总鞣质作用后宫颈癌细胞HeLa早凋与晚凋比例明显增加,宫颈癌细胞HeLa DNA合成前期(G0/G1期)明显增加,DNA合成期(S期)与DNA合成后期(G2/M期)减小。经鸡血藤总鞣质作用后,宫颈癌细胞HeLa上清液中VEGF-A因子显著降低,Caspase-3因子显著增加。结论:鸡血藤中含有丰富的鞣质类成分,此类成分对宫颈癌细胞HeLa有明显的抑制其增殖并促进其凋亡的作用,为该有效部位的后续研究与开发提供了实验依据。     

人参皂苷Rg1、Rb1对脂多糖体外诱导肠上皮屏障损伤的保护作用

目的 基于人髓系白血病单核细胞（THP-1）与肠上皮细胞（Caco-2）共培养体系,研究人参皂苷Rg₁和人参皂苷Rb₁对脂多糖（LPS）诱导的THP-1细胞炎症因子释放的影响,及其对THP-1细胞活化致Caco-2细胞炎性损伤的保护作用。方法 首先制备THP-1与Caco-2细胞共培养微流控芯片,实验分为空白组、LPS组和给药组。空白组细胞正常培养;LPS组在上层Caco-2细胞形成单层屏障后,在下层THP-1细胞中加入LPS（1 mg·L^-1）;给药组在LPS组的基础上在THP-1细胞中分别加入33 mg·L^-1的人参皂苷Rg₁和人参皂苷Rb₁。THP-1细胞与Caco-2细胞共培养24 h后采用异硫氰酸荧光素-葡聚糖（FITC-Dextran）示踪法检测下层芯片通道中的FITC-Dextran荧光值。THP-1细胞实验分为空白组、LPS组、给药组。空白组THP-1细胞正常培养;LPS组在THP-1细胞中加入LPS（1 mg·L^-1）;给药组在LPS组的基础上分别加入相应剂量的人参皂苷Rg₁和人参皂苷Rb₁（11、33、100 mg·L^-1）。细胞培养24 h后细胞增殖与活性检测（CCK-8）检测THP-1细胞活性,实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-time PCR）检测THP-1细胞炎性细胞因子白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）表达。Caco-2细胞实验分为空白组、LPS组、给药组。空白组Caco-2细胞正常培养;其他组将第二部分THP-1细胞实验中对应组的细胞上清置换于Caco-2细胞中,继续培养24 h后CCK-8检测Caco-2细胞活性,Real-time PCR检测Caco-2细胞炎性细胞因子IL-6、IL-8、TNF-α及紧密连接蛋白封闭蛋白（Occludin）表达,蛋白免疫印迹法（Western blot）检测Caco-2细胞紧密连接蛋白Occludin的表达。结果 在THP-1与Caco-2细胞共培养体系中,与LPS组比较,人参皂苷Rg₁和Rb₁均能有效保护LPS诱导肠上皮屏障通透性升高（P<0.01）。Rg1和Rb1拮抗LPS诱导的THP-1细胞IL-6、IL-1β、TNF-α炎性细胞因子表达升高（P<0.05）。经Rg₁和Rb₁处理的THP-1细胞上清与Caco-2细胞共培养后,与LPS组比较,显著降低Caco-2细胞IL-6、IL-8、TNF-α炎性细胞因子表达（P<0.01）,上调紧密连接蛋白Occludin表达。结论 在THP-1与Caco-2细胞共培养体外模拟肠道上皮屏障功能模型中,人参皂苷Rg₁和Rb₁通过调节THP-1细胞释放炎性细胞因子,进而调控Caco-2细胞的炎性反应和细胞屏障完整性,在LPS诱导的体外肠上皮屏障损伤中发挥保护作用。     

微流控技术在纳米药物载体制备中的应用

微流控技术是一种在微纳米尺度空间中对流体进行精确控制和操纵的科学技术,具有将生物、化学等实验室的基本功能包括样品制备、反应、分离和检测等微缩到一个几平方厘米芯片上的能力,目前也成为纳米医药领域的研究热点之一。与传统制备纳米材料的方法相比较,微流控技术在纳米药物载体开发中具有许多优势,如能够精确控制结构、批次间重复性高、快速有效等。笔者将简要介绍微流控技术及其在聚合物纳米粒、脂质纳米粒和杂化纳米粒等纳米药物载体制备中的应用,同时也为今后研究者如何选择准确合理的微流控技术制备纳米药物载体提供思路与参考,并对其未来的发展和挑战进行展望。     

黄芪、山茱萸对肾炎小鼠尿蛋白谱的影响

目的：研究黄芪、山茱萸对肾炎小鼠尿蛋白谱的影响,旨在探讨中药治疗肾炎的分子学机制。方法：给小鼠注射右旋糖苷,造成慢性肾炎模型。动物随机分为黄芪组(灌胃,20 g·kg^-1·d^-1)、山茱萸组(灌胃,10 g·kg^-1·d^-1)、模型对照组(灌胃饮用水),另设正常对照组。造模同时给药,每天1次,连续12周。末次给药后,收集各组动物24 h尿液,分别用非浓缩尿液和冷冻干燥尿液作为样本,采用微流控芯片分析技术,对各实验组小鼠的尿样蛋白质进行分离、分析,比较各组动物尿样蛋白谱的差异。结果：模型对照组动物尿样中的蛋白质种类明显多于正常对照组,相对分子质量大于43×10³的蛋白种类和相对含量均明显增加；给予黄芪、山茱萸治疗的动物尿蛋白种类明显减少,尤其是相对分子质量大于50×10³的蛋白质明显减少,尿蛋白谱有明显改变,趋近于正常对照组的图谱。同时发现非浓缩尿样蛋白质以相对分子质量29,32,43,52,68,76×10³为主,而浓缩尿样蛋白质主要为相对分子质量22,24,32,46×10³的蛋白质,后者相对分子质量大于50×103的蛋白质明显减少。结论：黄芪和山茱萸具有降低肾炎小鼠尿中蛋白含量和种类的作用,提示两药具有保护肾脏的作用。     

基因芯片技术研究虚寒证大鼠肝全基因表达谱

目的:采用基因芯片技术研究虚寒证大鼠肝全基因表达谱的改变。方法:使用中药复方生石膏、龙胆草、黄柏和知母建立虚寒证大鼠模型,应用基因芯片检测各组大鼠肝脏基因表达,筛选差异表达基因,进行基因功能分类注释。荧光定量PCR验证芯片结果。结果:虚寒模型组与空白对照组比较有99条基因差异表达,主要涉及刺激应答功能。结论:虚寒证可能通过多种刺激应答相关基因的下调,导致免疫应答功能、防御应答功能及对其他生物体刺激应答功能的降低。虚寒证的物质基础可能与此类基因的异常表达相关。     

β-细辛醚对小鼠脑组织基因表达谱的影响

目的：应用基因芯片技术，观察β-细辛醚对βALβ／c小鼠脑组织基因表达谱的影响。方法：将β-细辛醚用药组与空白对照组小鼠脑组织的mRNA分别用cy5、cy3荧光标记，混合后与4000条基因杂交于MGEC-40S小鼠表达谱芯片上，重复制作二张片,Genepix400B扫描仪扫描杂交信号荧光强度，GenepixPro3．0图象处理软件分析扫描结果。结果：在4000条基因中，二张片中两组都出现差异表达且比值大于1．9或小于0．59的基因共15条。β-细辛醚组有4条基因表达上调，11条基因表达下调。表达上调的4条基因主要与离子通道、细胞的跨膜物质变换、钙依赖性蛋白激酶调节、减少细胞凋亡等功能有关。而表达下调的11条基因主要与脑内兴奋性氨基酸的代谢、T淋巴细胞的趋化作用、细胞基因表达调控、药物代谢等功能有关。结论：β-细辛醚对脑组织多个靶基因有作用。     

大黄素对人高转移卵巢癌细胞中癌相关基因表达的影响

目的探讨大黄素对人高转移卵巢癌抗肿瘤的可能作用机制。方法应用肿瘤基因芯片检测大黄素(40μmol/L)对人高转移卵巢癌HO-8910PM细胞中癌相关基因表达的影响,并且实时定量PCR和Western blotting进行验证。结果共筛选出表达差异基因69个,其中33个基因表达水平上调,36个基因表达水平下调,涉及细胞凋亡、细胞周期、细胞生长与分化、细胞运动、信号转导、基因转录和细胞代谢等7大类相关基因。结论基因芯片结果提示大黄素抗肿瘤作用可能与转化生长因子-β(TGF-β)信号转导通路密切相关。     

基因芯片在中药复方研究中的应用

基因芯片是一种生物芯片,在中药复方、中药鉴定、新药开发、中药药理研究等方面得到广泛应用,尤其在中药复方配伍规律,中药复方抗癌机制,中药复方抗衰老机制等方面具有重要的理论意义和应用价值。基因芯片为中药复方的现代化研究提供了强有力的技术支撑,有利于中医药理论的发展。     

基因芯片技术在抗肿瘤中药中的研究现状及进展

近年来,基因芯片技术被广泛运用于中医药研究的各个领域,其高通量、并行、多内涵的优势为抗肿瘤中药的研究开辟了新的研究思路。本文综述了近年来利用基因芯片的技术,通过基因层面的变化来阐释中药或中药复方抗肿瘤的研究现状及进展。