一种人血脑脊液屏障模型及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种人血脑脊液屏障模型及其制备方法与应用，所述方法包括：将生物相容性材料通过倒模法制备获得微流控芯片，所述微流控芯片内含有相邻设置的上通道和下通道；于所述微流控芯片的所述上通道和所述下通道之间设置多孔薄膜，并使用夹具对微流控芯片进行固定，获得培养装置；将所述培养装置置于基质材料中，以使所述基质材料对所述上通道和所述下通道的外周进行包被；将人脉络丛上皮细胞悬液注入所述上通道内，将人脑微血管内皮细胞悬液注入所述下通道内，待细胞贴附后，对所述上通道和所述下通道内施加流体刺激并培养，获得人血脑脊液屏障模型。本发明专利技术的模型仿生程度高、易于检测，适用于共聚焦显微镜等光学成像仪器。仪器。仪器。

A human blood cerebrospinal fluid barrier model and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种人血脑脊液屏障模型及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及组织工程及器官芯片
，特别涉及一种人血脑脊液屏障模型及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]BCSFB位于侧脑室、第三脑室及第四脑室，由彼此紧密连接、具有极性的脉络丛上皮细胞(choroid plexus epithelial cells,CPECs)，与带有窗孔结构的脑微血管内皮细胞(brain microvascular endothelial cells,BMECs)组成。除了物理屏障功能之外，脉络丛上皮细胞是脑脊液分泌与重吸收的主要位点，可分泌多种细胞因子以维持神经系统稳定。研究发现，在使用人脑脊液与神经发生、胶质细胞发生、突触形成、神经突外生等神经发育过程有密切关系，说明脉络丛上皮细胞对维持神经系统的正常功能至关重要。此外，脉络丛上皮细胞表达细胞间黏附分子
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1(intercellular adhesion molecule
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1,ICAM
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1)、CCL20等趋化因子，使淋巴细胞可通过此途径对脑脊液和大脑进行持续免疫监视。以上研究结果均提示，BCSFB是神经
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免疫
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内分泌轴在中枢神经系统内的重要界面，具有显著临床意义及研究价值。此外，越来越多的证据表明，脉络丛上皮细胞的形态或分子图谱改变与阿尔兹海默症、帕金森病、多发性硬化症等多种神经系统疾病相关。深入研究BCSFB需要可靠的模型支持，但现有模型存在诸多局限性。
[0003]目前BCSFB模型主要包括动物模型与体外模型。由于动物模型和人类真实生理情况之间存在较大差异，同时由于BCSFB解剖位置位于大脑深部难以进行观察，其临床前实验研究受到限制；而体外模型主要使用二维细胞进行构建，模型结构过于简单，难以重现BCSFB的生理功能。
[0004]因此，为了克服上述传统模型存在的问题，急需开发一种仿生程度高、易于检测的人血脑脊液屏障模型及其构建方法和应用，适用于共聚焦显微镜等光学成像仪器，为深入研究BCSFB的调控机制和相关疾病的临床治疗提供新的技术支撑。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是提供一种人血脑脊液屏障模型及其制备方法与应用，本专利技术获得的屏障模型是三层结构，这与以往血脑脊液屏障模型的结构相比更接近生理实际情况；由于稳定的单向流体刺激，屏障模型上皮部分可见形成了定向的细胞排布，血管内皮部分则形成了紧密连接，仿生程度高、易于检测，适用于共聚焦显微镜等光学成像仪器。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]在本专利技术的第一方面，提供了一种人血脑脊液屏障模型的制备方法，所述方法包括：
[0008]将生物相容性材料通过倒模法制备获得微流控芯片，所述微流控芯片内含有相邻设置的上通道和下通道；
[0009]于所述微流控芯片的所述上通道和所述下通道之间设置多孔薄膜，并使用夹具对
微流控芯片进行固定，获得培养装置；
[0010]将所述培养装置置于基质材料中，以使所述基质材料对所述上通道和所述下通道的外周进行包被；将人脉络丛上皮细胞悬液注入所述上通道内，将人脑微血管内皮细胞悬液注入所述下通道内，待细胞贴附后，对所述上通道和所述下通道内施加流体刺激并培养，获得人血脑脊液屏障模型。
[0011]进一步地，所述生物相容性材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯PDMS预聚物；或者I型胶原、matrigel、GelMA、海藻酸钠、fibrinogen、HAMA、HA
‑
CA、丝素蛋白、壳聚糖和明胶中的至少一种。
[0012]进一步地，所述将生物相容性材料通过倒模法制备获得微流控芯片，包括：
[0013]获得具有相邻设置的上通道和下通道的阳模；
[0014]将生物相容性材料倒入所述阳模上，真空干燥和固化，后剥离，获得阴膜；
[0015]将阴膜切割为适于后续组装的形状及大小，获得所述含有上通道和下通道的微流控芯片。
[0016]进一步地，所述上通道和所述下通道的长度、宽度、高度分别为9000～11000μm、800～1200μm、20～200μm。
[0017]进一步地，所述多孔薄膜的材料选择聚对苯二甲酸乙二醇酯，所述多孔薄膜的孔隙率设置为1
×
105～1
×
107个/cm2。
[0018]进一步地，所述基质材料包括基质胶Matrigel、层粘连蛋白和纤连蛋白中的一种。
[0019]进一步地，所述人脉络丛上皮细胞悬液和所述人脑微血管内皮细胞悬液的细胞密度均为(5～10)
×
106cells/mL。
[0020]进一步地，所述流体刺激中，流体的流速为10～200μL/h。
[0021]在本专利技术的第二方面，提供了所述方法制备得到的人血脑脊液屏障模型。
[0022]在本专利技术的第三方面，提供了所述的人血脑脊液屏障模型在免疫学、药效学、生理病理学分析上的应用。
[0023]本专利技术实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0024]本专利技术提供的一种人血脑脊液屏障模型及其制备方法与应用中，利用反向工程构建策略，将人血脑脊液屏障简化为脉络丛上皮与具有孔窗结构内皮的共培养体系，中间使用生物相容性材料提供支撑从而形成三明治结构，从而仿生构建人血脑脊液屏障界面。利用器官芯片技术，构建与实际人体生理状况相符的上皮及内皮双通道，并使用多孔薄膜对上下层通道进行分隔。利用微流控技术控制该模型内部流场，通过模拟生理实际流体特征，促进细胞自组织，形成体外人血脑脊液屏障模型；该模型具有以下优点：
[0025](1)该模型具有稳定的流体刺激，可为内皮细胞和脉络丛上皮细胞提供稳定的支撑，可以形成完整的人血脑脊液屏障，在体外形成与生理水平相似的屏障功能。与传统动物实验和二维细胞培养模型相比具有显著优势；
[0026](2)本专利技术所述微流控芯片具有成熟的大批量标准化生产工艺，易于进行后续商业化生产。本专利技术涉及芯片结构及尺寸可根据具体需求进行设计定制，可将其与孔板系统进行结合，通过更改通道内流体灌流方式，可以较为方便的转变为高通量体系；
[0027](3)本专利技术中的人血脑脊液屏障模型，可以直接从芯片中取出并进行后续染色及成像，不会破坏其生理结构，对现有的用于药物开发领域的生物分析和成像仪器(如高内涵
系统)均有良好的兼容性；
[0028](4)涉及到的技术方法操作简单、可重复性高，可为组织工程生理和病理模型构建领域提供有益参考。本专利技术在异质性的组织/器官模型的构建方面显示了极大的发展潜力和应用前景，将来有望运用于体外药物筛选和疾病形成机制研究中，为人类研究和治疗神经系统疾病带来曙光。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人血脑脊液屏障模型的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将生物相容性材料通过倒模法制备获得微流控芯片，所述微流控芯片内含有相邻设置的上通道和下通道；于所述微流控芯片的所述上通道和所述下通道之间设置多孔薄膜，并使用夹具对微流控芯片进行固定，获得培养装置；将所述培养装置置于基质材料中，以使所述基质材料对所述上通道和所述下通道的外周进行包被；将人脉络丛上皮细胞悬液注入所述上通道内，将人脑微血管内皮细胞悬液注入所述下通道内，待细胞贴附后，对所述上通道和所述下通道内施加流体刺激并培养，获得人血脑脊液屏障模型。2.根据权利要求1所述人血脑脊液屏障模型的制备方法，其特征在于，所述生物相容性材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯PDMS预聚物；或者I型胶原、matrigel、GelMA、海藻酸钠、fibrinogen、HAMA、HA
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CA、丝素蛋白、壳聚糖和明胶中的至少一种。3.根据权利要求1所述人血脑脊液屏障模型的制备方法，其特征在于，所述将生物相容性材料通过倒模法制备获得微流控芯片，包括：获得具有相邻设置的上通道和下通道的阳模；将生物相容性材料倒入所述阳模上，真空干燥和固化，后剥离，获得阴膜；将阴膜切割为适于后续组装的形状及大小，获得所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈璞，彭勉，周莹，徐放，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：